Brevet FR2204443A1 — publié le 19740524

La présente invention concerne d'une manière générale des filtres et vise plus particulièrement des appareils pour la filtration continue des liquides, ainsi qutun procédé de fabrication du corps filtrant de ces appaxwils. On connut un corps filtrant consistant en un fil métal- lique enroulé en spirale sur une surface cylindrique à clairevole dénommée généralement "tambour" par les spécialistes et montée de façon à tourner dans un filtre destiné généralement à la filtration en continu de liquides dans l'industrie. 3ien que ce genre de corps filtrant soit relativement facile à produire, il a l'inconvénient que la dimension des mailles ne peut être suffisamment reluite pour empêcher le passage des particules très petites qui se trouvent dans les divers liquides à filtrer. Il était pratiquement impossible d'enlever la totalité du gâteau de filtration déposé sur un tel corps filtrant à l'aide uniquement de lames racleuses-et dans certains cas il était nécessacre de mettre en oeuvre des dispositifs supplémentaires qui rendaient le filtre inutilement complexe et coûteux. Cet incon vénient provient du fait que le corps filtrant est en section droite pratiquement polygonal et non vraiment circulaire, si bien que les lames racleuses ne glissent pas toujours correctement sur la surface tournante du corps filtrant. la présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un corps de filtration de liquides, comprenant les stades consistant à enrouler un fil métallique autour d'un tambour dont la surface est à claire-voie, de telle façon que les spires successives du fil métallique soient jointives, et à meuler extérieurement l'enroulement de fil métallique à une profondeur supérieure à son demi-diamètre pendant que ledit enroulement tourne autour de son axe en même temps que le tambour. Elle vise aussi un corps filtrant constitué par un fil métallique enroulé sur un tambour à claire-voie, 11 enroulement de fil métallique étant meulé extérieurement jusqu a une profondeur supérieure à son demi-diamètre, ainsi qu'un appareil à filtrer les liquides,comprenant un carter comportant une admission de liquide à iiltrer et une sortie de liquide filtre', un tambour, rotatif dans le carter et fermé à une extrémité, présentant une surface à claire-voie supportant un corps filtrait, un dispositif destiné à faire tourner le tambour par rapport au carter, le corps filtrant étant constitué par un fil métallique enroulé autour dutambour sur la surface à clairevoie de celui-ci, l'enroulement de fil métallique étant meulé extérieurement jusqu'à une profondeur supérieure à son demidiamètre. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure i est une vue en élévation latérale avec arrachement partiel d'un tambour sur lequel un fil métallique doit autre enroulé pour constituer un corps filtrant selon l'invention, la figure 2 est une élévation partielle de détail à grande échelle illustrant un procédé de fabrication du corps filtrant selon l'invention la figure 5 est une élévation latérale d'un exemple de filtre selon l'invention dont le carter et certaines des pièces associées sont représentés avec arrachement partiel pour montrer les détails intérieurs la figure 4 est une coupe verticale à grande échelle avec arrachement partiel et montre la disposition du corps filtrant et du dispositif d'enlèvement du gâteau de filtration dans le filtre de la figure 3 la figure 5 est une coupe selon la ligne 5-5 de la figure 4 la figure 6 est une coupe analogue à celle de la figure 5 et montre une variante du dispositif d'enlèvement du gâteau de filtration la figure 7 est une coupe transversale partielle du corps filtrant et du dispositif L'empêchant de prendre du mou sous l'effet de la dilatation thermique la figure 8 est une vue analogue à celle de la figure 3 et montre une autre variante du filtre de l'invention la figure 9 est une coupe selon la ligne 9-9 de la figure 8 la figure 10 est une coupe axiale partielle d'une variante du dispositif d'enlèvement des boues du fond du carter dans le filtre de la figure 8 ; et la figure Il est une coupe analogue à celle de la figure 10 et montre un autre exemple du dispositif d'enlèvement des boues du filtre de la figure 8. La figure 1 représente une structure cylindrique creuse ou tambour 1 comprenant un flasque annulaire supérieur 3 au centre duquel est placé un bloc traversé par un alésage axial 2, flasque inférieur 5 en forme de disque comportant également un alésage axial 4, et un certain nombre de fines barrettes 6 parallèles et proches les unes des autres, reliant le flasque supérieur 3 au flasque inférieur 5 de manière à délimiter une surface cylindrique à claire-voie ou en lanterne. Le flasque supérieur 3 a un diamètre un peu plus grand que le flasque inférieur 5 de façon à présenter un rebord permettant de suppor- ter le tambour I en lui permettant de tourner de façon déjà mentionnée.Le tambour 1 peut entre coulé en une seule pièce en acier doux ou en un matériau analogue ou être réalisé par soudage de barrettes individuelles 6 sur les flasques supérieur et inférieur 3 et 5. Comme on le voit particulièrement sur la figure 2, les surfaces extérieures des barrettes 6 présentent des encoches 8 permettant d'y disposer un fil métallique 7, généralement en acier inoxydable, en une hélice à spires multiples. Le pas p de ces encoches 8 disposées en hélices est un des facteurs déterminant de la largeur de maille m du corps filtrant 9 (figure 3) formé par le fil 7 sur le tambour 1. Le fil métallique enroulé sur le tambour le long de ces encoches 8 peut autre soudé à celles-ci en un certain nombre de points séparés. Le diamètre fil 7 est un autre des facteurs déterminant la largeur de maille m.Par la suite, pendant qu'on fait tourner le tambour 1 sur son axe, on meule extérieurement jusqu'à une profondeur supérieure à son demi-diamètre le fil métallique 7 enroulé sur le tambour afin d'en enlever suffisamment de matière. La profon- deur de cette opération de meulage est encore un des facteurs qui déterminent la largeur de maille m. Si le diamètre du fil 7 est égal au pas 2 des encoches 8 disposées en hélice sur les barrettes 6, aucun intervalle ne sépare les spires adjacentes du fil enroulé sur le tambour. En meulant extérieurement l'enroulement de fil 7 jusqu'à une profondeur dépassant un peuson demi-diamètre, on obtient une largeur de maille m réduite à une mesure impossible à atteindre jusqu'à présent dans ce genre de corps filtrant. On peut également de cette manière, réaliser un corps filtrant presque exactement cylindrique et à face lisse. La figure 3 représente un filtre à liquide utilisant le corps filtrant des figures 1 et 2 selon l'invention, le filtre à liquide étant surtout adapté à la filtration continue des diverses eaux de surface et autres liquides à viscosité relativement faible. Un carter 10 comprend un orifice d'admission 12 sur lequel débouche une tubulure 11, un orifice de vidange 14 débouchant sur une tubulure 13, un orifice de sortie 15 communiquant avec une chambre 17 d'où sort une tubulure 16 pour la décharge du filtrat. L'orifice de sortie 15 est placé plus haut que l'orifice d'admission 12 de façon à ne permettre le passage que du liquide filtré, comme on l'expliquera plus en détail On peut supprimer la chambre 17 selon la nature des liquides à filtrer. le carter 10 est supporté habituellement sur trois ou quatre pieds 46. Une plaque annulaire 18 est fixée dans le carter 10, par exemple par soudage sur sa paroi intérieure. Un palier 20 est boulonné sur cette plaque annulaire et fait pratiquement corps avec un support annulaire supérieur 20a en contact coulissant avec le flasque supérieur 3. Un liquide introduit dans le carter 10 par l'orifice d'admission 12 ne peut donc sortir par l'orifice de sortie 15 qu'en traversant le corps filtrant 9. TJn arbre 19 rotatif dans le palier 20 est claveté ou maintenu d'une autre manière dans les alésages axiaux 2 et 4 du tambour 1 afin de tourner avec celui-ci. L'extrémité supérieure fermée d'un élément 21 en forme de U en caoutchouc dur, en matière plastique ou analogue, est fixée sur la surface inférieure du support supérieur 20a. Comme le montrent plus en détail les figures 4 et 5, 11 extrémité inférieure de l'élément 21 en forme de U est également fermée et les surfaces 21a de l'élément 21 sont en contact coulissant avec la matière filtrante 9. Une ouverture est découpée en 22a dans un tuyau longitudinal 22, de façon à assurer une communication directe avec l'intérieur 21c de l'élément 21. La figure 6 représente une variante de la forme représentée sur la figure 2 ; sur la figure 5, l'élément 21 en forme de r.,'U comporte un évidement 21b s'étendant sur la quasi totalité de la longueur de la matière filtrante 9. De cette manière, les particules solides que contient le liquide et qui#e#vent#flot- ter au voisinage du coups filtrant peuvent parvenir jusque dans l'élément 21, lorsque le tambour tourne, afin autre évacuées directement par le tuyau 22. La figure 3 montre le tuyau 22 se prolongeant vers le bas hors de l'extrémité inférieure fermée de l'élément 21 de manière à traverser support inférieur 49 et le fond du carter 10 pour se raccorder à un tuyau 23. Le support inférieur 49 est suspendu au support supérieur 20a au moyen d'une série de tirants 33. L'extrémité supérieure de l'arbre 19 est accouplée à un arbre 25 à l'aide d'un embrayage 24 comportant un ressort hélicoïdal 48. L'arbre 25, qui passe dans un couvercle ou capot 45 du carter 10, est relie par un accouplement 26 à arbre de sortie 29 d'un réducteur de vitesse 27 relié à un moteur 28. L'extrémité inférieure de l'arbre 19 est supportée par une crapaudine 31 sur une monture 30. La figure 7 montre un cadre tendeur portant la référence générale 32 et utilisable avantageusement lorsqu'vil faut filtrer des liquides à haute température. Le cadre tendeur 32 comprend une série de supports annulaires 32a espacés verticalement et montés à l'intérieur du tambour 1 de façon à être concentriques au corps filtrant 9, et un certain nombre de barres d'appui 32b disposéesradialement sur les supports 32a et s'appuyant sur la surface iiitCrieure du corps filtrant. Comme le montre le dessin, ces barres d'appui et les barrettes 6 peuvent autre disposées de façon alternée afin d'obtenir les meilleurs résultats. Il est essentiel que le cadre tendeur 32 soit en un matériau dont le coefficient de dilatation thermique est supérieur à celui du fil d'acier inoxydable 7.De cette manière > le corps filtrant 9 ne peut pas prendre du mou et ses mailles ne peuvent pas se déformer lorsqu'elle subit une dilatation thermique. 'lorsqu'on veut filtrer un liquide à forte teneur en par ticules solides au moyen du filtre, on envoie par pompage le liquide dans le carter 10 par la tubulure 11 et ltorifice d'admission 12 tandis qu'on fait tourner lentement le tambour 1 au moyen du moteur 28. Le liquide uniformément réparti par une plaque distributrice 47 pénètre dans le tambour 1 en traversant le corps filtrant 9, et en déposant sur lui un gâteau de filtration. Le liquide ainsi filtré et sortant de l'orifice supérieur du tambour 1 se déverse dans la chambre 17 par l'ori- fice de sortie 15 et passe de là dans la tubulure 16.Les solides que le liquide contient et qui se sont déposés et accumulés au fond du carter 10 constituent une boue extraite par l'orifice de vidange 14 par ouverture d'une vanne non représentée, disposée sur la tubulure 13. Le gâteau de filtration déposé sur le corps filtrant 9 est enlevé par l'effet double de l'élément en forme de U. Le tambour 1 tournant continuellement,les particules solides qui peuvent s'accumuler sur la surface externe du corps filtrant sont raclées et enlevées par l'élément 21. Pour enlever les particules solides emprisonnées dans les mailles du corps filtrant, on ouvre le tuyau 23 soit en permanence, soit à intervalles déterminés afin de faire refluer le filtrat contenu dans le tambour 1 dans l'élément 21 ainsi que les particules emprisonnées et de-là à le faire passer dans les tuyaux 22 et 23 pour l'évacuer du carter 10. Les figures 8 à il représentent d'autres variantes de réalisation de l'invention, conçues principalement pour la filtration continue de peintures, de détergents liquides, d'huiles épaisses, de miel, de chocolat et autres liquides ou bouillies à haute viscosité.Dans le mode de réalisation repre- senté sur les figures 8 et 9, l'élément 21 en forme de U de la figure 3 est remplacé par une série de lames racleuses 34 ayant chacune la forme d une plaque rectangulaire en caoutchouc dur ou analogue, supportée ,de façon à pouvoir tovtnerwpar un sur deux des tirants 33 disposés entre le support supérieur 20a et le support inférieur 49.5 Les cotés libres de ces lames rac2eu- ses 34 sont poussés élastiquement contre le corps filtrant 9 par une série de ressorts 35 articulés sur les autres tirants 33.Le gateau de filtration déposé sur le corps filtrant 9 est enlevé efficacement par ces lames racleuses à mesure que le tambour tourne ,tandis qu'on évacue par 11 orifice de vidange 14 la boue accumulée au fond du carter 10 en ouvrant le tuyau 13. Au cas oh la boue est extrêmement compressible ou gélatineuse, on peut fixer à ;'extrémité inférieure de l'arbre 19 un racleur 36 ayant à peu près la forme d'un secteur et dont l'arête racleuse est disposée suffisamment près du fond du carter 10, comme le montre la figure 8. Etant donné que la boue est continuellement agitée par le racleur 36 tournant avec l'arbre 291 il est facile de l'enlever par orifice de drainage 14. À titre de variante, on peut prévoir deux. racleurs à boue 38 (ou un nombre supérieur) montés sur un arbre vertical 39 tournant dans un bâti 37, les racleurs ayant leurs arêtes de raclage disposées suffisamment près de la surface du fond du carter 10. Cet arbre 39 est relié par deux pignons coniques 40 et 41 à un autre arbre horizontal 43 dont l'extrémité saillant hors du carter 10 est munie d'un volant de manoeuvre 42. En faisant tourner à la main le volant 42, on peut faire tourner les racleurs 38 et enlever la boue du fond du carter pour ltéva- cuer par 11 orifice de drainage 14. En outre, pour la filtration de liquides à teneurs élevées en goudron, paraffine ou matières analogues, on peut remplacer les racleurs 36 ou 38 par un réchauffeur à vapeur pouvant avoir la forme d un tuyau 44 disposé annulairement comme sur la figure 11. On peut de cette manière dissoudre thermiquement l'in- crustation qui se forme au fond du carter 10 et enlever d'une manière analogue par 1'orifice de vidange 14 en mme temps que le liquide que lton filtre il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. RhATE CICATIO~E 1. Procédé de fabrication d'un corps de filtration de liguides, caractérisé en ce qu'iL comprend les stades consistant à enrouler un fil métallique autour d'un tambour à claire-voie ou lanterne de façon que les spires adjacentes du fil soient en contact jointif les unes avec les autres et à meuler extérieurement l'enroulement jusqu'à une profondeur supérieure à la moitié du diamètre du fil, tout en le faisant tourner autour de son axe en m#me temps que le tambour. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend le stade consistant à réaliser des encoches disposées en hélices sur la surface à claire-voie du tambour de façon à y disposer le fil métalliquet le pas des encoches disposées en hélices étant égal au diamètre du fil métallique. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend le stade consistant à souder lten- roulement de fil métallique sur le tambour en un certain nombre de points distants. 4. Corps de filtration de liquides, caractérisé en ce qu'il consiste en un fil métallique enroulé autour d'un tambour à claire-voie, l'enroulement étant meulé extérieurement jusqu'à une profondeur supérieure au demi-diamètre du fil. 5. Appareil pour la filtration de liquides, caractérisé en ce qu'il consiste en un carter comprenant un orifice d'admission de liquide à filtrer et un orifice de sortie du liquide filtré, un tambour, rotatif à l'intérieur du carter et fermé à une extrémité, comportant une surface à claire-voie ou lanterne supportant un corps filtrant, un dispositif faisant tourner le tambour par rapport au carter, le corps filtrant étant constitué par un fil métallique enroulé autour du tambour sur sa surface à claire-voie, le fil métallique constituant l'enrou- lement étant meulé extérieurement jusqu'à une profondeur supérieure à son demi-diamètre. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'évacuation destiné à retirer le gâteau de filtration de la matière filtrante. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation est constitué par un élément fixe en forme de U, disposé le long de la surface externe du corps filtrant, parallèlement à son axe, et dont la face ouverte est en contact coulissant avec le corps filtrant5 les deux extrémités de l'élément en forme de U étant fermées, un tuyau disposé longitudinalement dans ledit élément sortant de celui-ci à une de ses extrémités pour établir une communication avec l'extérieur du carterS le tuyau étant découpé dans l'élément en forme de U pour établir une communication -directe avec ltespace intérieur dudit élément. 8. Appareil selon la revendication 7,caractérisé en ce que l'élément en forme de U comporte un évidement le long de la surface extérieure du corps filtrant, ce qui permet à des particules solides contenues dans un fluide et flottant autour du corps filtrant d'entre amenées dans l'élément en forme de U lorsque le corps filtrant tourne. 9. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation est constitué par une série de lames racleuses allongées et écartées, disposées le long de la surface externe du corps filtrant, parallèlement à son axe, poussées chacune de manière que l'une de leurs arêtes soit appliquée contre le corps filtrant pour racler le gâteau de filtration déposé sur ce dernier lorsque celui-ci est entraîné en rotation. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5, 6, 72 8 et 9, caractérisé en ce qu'ils comprend un cadre tendeur empêchant le corps filtrant de prendre du mou par suite de dilatation thermique. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le cadre tendeur est constitué par une série de supports annulaires écartés, montés à l'intérieur du tambour, concentri quement au corps filtrant, et d'un certain nombre de barres d'appui disposées entre les supports et épousant la surface à claire-voie du tambour, ces barres d'appui étant en contact avec la surface intérieure du corps filtrant, le cadre tendeur étant en un matériau dont le coefficient de dilatation thermique est supérieur à celui du fil métallique. 12. Appareil selon ltune quelconque des revendications 5, 6, 7r 8, 9, 10 et 11, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'évacuation destiné à éliminer la boue du fond du carter par un orifice de vidange de ce dernier. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation de boue est constitué par une lame racleuse tournant avec le tambour et munie d'une arête de raclage disposée suffisamment près de la surface du fond inférieur du carter. 14. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation de boue est constitué par un premier arbre rotatif monté verticalement au voisinage du fond du carter, au moins une lame racleuse solidarisée de ce premier arbre et dont l'arête racleuse est disposé suffisamment près du fond du carter, un deuxième arbre rotatif horizontal dont une extrémité est disposée au voisinage de ltextrémité supérieure du premier arbre, la deuxième extrémité du deuxième arbre sortant du carter, un train d'engrenages coniques communiquant la rotation du deuxième arbre au premier arbre et un dispositif faisant tourner le deuxième arbre. 15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif faisant tourner le deuxième arbre comprend un volant à commande manuelle solidarisé de l'extrémité extérieure du deuxième arbre. 16. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation de boue comprend un réchauffeur à vapeur disposé au voisinage du fond du natter.