Brevet FR2209594A1 — publié le 19740705

La présente invention se rapporte à un filtre destiné plus spécialement à séparer les matières fibreuses des eaux de retenue dans l'industrie de la pâte à papier, comprenant une surface de filtrage qu'on peut immerger dans le liquide à filtrer et ressortir de ce liquide, qui est contenu dans un récipient, ladite surface de filtrage étant constituée par la surface périphérique d'une pluralité d'éléments filtrants horizontaux, creux, longitudinaux qui sont disposés selon un cercle et une pression réduite étant maintenue du côté de la surface de filtrage qui fait face au liquide, comparativement à la pression statique du liquide dans le récipient, ainsi que des moyens pour éliminer les matières solides qui se déposent sur la surface de filtrage, quand cette surface est au-dessus du niveau du liquide dans le récipient. Ce filtre est destiné plus particulièrement à l'industrie de la pâte à papier, spécialement pour le filtrage des eaux de retenue en vue de récupérer la matière fibreuse et de purifier ces eaux de retenue. néanmoins on peut également l'utiliser pour épaissir la pute, etc.. En dehors de l'industrie de la pâte à papier, on peut également utiliser le filtre, par exemple comme filtre d'eaux propres, ainsi que pour la récupération, la purification et l'épaississement de matières en suspension filtrables, en général. Le brevet DT-PS 657 163 décrit un filtre pour agglomérats épais, dans lequel les surfaces filtrantes sont constituées d'une pluralité d'éléments de filtre creux, longitudinaux qui tournent horizontalement autour de leur propre axe et autour d'un axe horizontal commun. D'après ce brevet chaque élément de filtre est, suivant un cycle opératoire, partiellement immergé dans l'agglomérat épais tout en tournant autour de son axe afin de permettre le dépot des matières filtrées sur la surface filtrante par adhérence. lorsque les matières filtrées qui se sont déposées possèdent une épaisseur suffisante, les éléments de filtre individuels sont soumis à une dépression afin d'aspirer le filtrat par des conduits ménagés à l'intérieur des éléments de filtre. D'après le brevet D-PS 612 70b on connatt un dispositif de filtrage comprenant une pluralité d'éléments filtrants horizontaux, longitudinaux, qui sont disposés selon un cercle et qui tournent autour d'un axe horizontal commun avec un mouvement oscillant, ces éléments filtrants étant complètement immergés dans le contenu d'un récipient ouvert. Néanmoins, de même que dans le dispositif décrit dans le brevet Dl-PAS 657 16f, le filtrage est effectué en soumettant l'élément filtrant à une dépression pendant ou immédiatement après la phase d'immersion du cycle de filtrage. les matières filtrées qui se sont déposées sur les éléments filtrant sont d'après le brevet DT-PS 612 706 éliminées en appliquant une surpression aux éléments filtrant.Néanmoins, cette action seule n'est pas suffisante, et le nettoyage des éléments filtrant doit être complété au moyen d'une raclette. L'objet de l'invention est de réaliser un filtre du type évoqué initialement, dans lequel la pression statique du liquide à filtrer peut être utilisée de façon plus efficace, de manière qu'il ne soit pas nécessaire d'équiper le filtre d'un système d'aspiration compliqué pour réaliser une filtration suffisamment efficace. le filtre de l'invention comporte un récipient qui possède la forme d'un tambour fermé monté rotatif autour d'un axe central horizontal, et des éléments filtrant disposés entre les parois d'extrémité de ce tambour et reliés à ces dernières de façon à pouvoir tourner autour de l'axe central avec le tambour, tes éléments filtrant traversant à l'une des extrémités la paroi du tambour, et étant ouverts à cette extrémité afin de permettre l'évacuation aisée du filtrat. De cette façon on obtient une pression différentielle de filtrage moyenne élevée et par conséquent une meilleure capacité de filtrage. Dans une réalisation préférée de l'invention, un tube de soufflage équipé d'une tuyère est monté à l'intérieur de l'élément filtrant, et sert à chasser les matières solides de la surface du filtrage lorsque l'élément filtrant se trouve au-dessus du niveau du liquide dans le tambour. Une autre caractéristique du filtre de l'invention-réside dans le fait que la tuyère est adaptée pour agir sur une portion limitée de la circonférence de la surface de filtrage, que l'élément filtrant est monté rotatif autour de son propre axe longitudinal, et qu'il existe des moyens d'entraînement effectif lorsque l'élément filtrant se trouve au-dessus du niveau de liquide du tambour, pour pour assurer la rotation de cet élément filtrant autour de son axe longitudinal à une vitesse telle que la tuyère agit sur toute la surfa# e filtrage au cours de la périt pendant laquelle ltélé- ment titrant se trouve au-dessus du niveau de liquide. tuant donné que le filtre selon l'i Fention est constitué de plU8iiUrS éléments filtrants individuels on #npeut remplacer facile- ment ces éléments en cas de réparation da tamis, et la capa-cité de filtrage peut être réglée en recouvrant l'ouverture de sortie de 1' un ou davantage de ces 'éléments filtrants. On peut en variante fournir des filtres avec un nombre réduit d'éléments filtrants, la capacité pouvant etre accrue ultérieurement en ajoutant d'autres éléments filtrants. En réalisant des éléments filtrants de façon à leur donner une section de forme ondulée ou en étoile, on peut doubler quatre fois la surface de filtrage par comparaison avec celle d'un tambour de filtre circulaire cylindrique classique ayant un diamètre égal au cercle circonscrit des éléments filtrant, et étant donné que la surface de filtrage détermine la capacité du filtre, le filtre de l'invention peut ainsi fournir une très forte capacité de filtrage par rapport à son encombrement. Stautres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui représentent un filtre pour la séparation des matières fibreuses des eaux de retenue, dans l'industrie de la pâte à papier. la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale du filtre; la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne B-B de la Fig.1; la Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la Fig.1; la Fig. 4 est une coupe faite d'une variante de réalisation d'un élément filtrant. le filtre se compose d'un tambour fermé reposant à l'une de ses extrémités dans un palier 2 qui est monté dans un support de palier 3. l'autre extrémité du tambour 1 est supporté par un tube 4 fixé à un support de palier 5.. Un palier de tambour 6 peut tourner sur le tube 4. Entre le tube 4 et le palier de tambour 6 il est prévu un joint d'étanchéité à l'eau 7 empêchant le liquide d'être projeté hors du tambour 1, en raison de sa pression, le tambour 1 peut être entraîné par un moteur par l'intermédiai- re d'une transmission et d'un variateur (non représenté) agissant sur un tourillon 8 d'entraînement.Dans le tambour 1 se trouve une plura- lité d'éléments filtrants 9 en forme de cylindres circulaires, creux et longitudinaux (sur le dessin, dix éléments sont représentés), dont une extrémité est équipée d'un tourillon 11 monté dans un palier 10. A leur autre extrémité, les cylindres 9 comportent une partie de support ouverte 12 montée dans un palier 13 dans la paroi d' extrémité 23 du tambour et munie d'un joint d'étanchéitd à l'eau 14 pour empêcher le liquide de sortir du tambour 1, sous l'effet de la pression, sur la périphérie des cylindres 9. Chaque cylindre 9 comporte une paroi d'extrémité t5 fermée, et une structure nervurée; un cylindre en tale perforée ou un-cylindre en treillis métallique recouvert d'un filtre ou tamis 16 en un matériau approprié, tel par exemple que de l'acier ou un matériau plastique résistant aux acides, est disposé entre ladite paroi d'extrémité 15 et la partie de support 12. La section droite des filtres 9 ou des tamis peut etre circulaire comme on l'a représenté à la Fig. 2, ou ondulée ou en forme d' étoile comme représenté à la Fig. 4. On pourrait envisager également l'emploi d'autres formes donnant au tamis une surface importante. Une roue d'engrenage ou un autre type de roue 18, ent montée sur le tourillon 11, et-lors de la rotation du tambour 1 entre en contact avec un guide fixe 19 possédant la forme d'un arc de cercle, ce qui entrains les cylindres 9 en rotation. le guide fixe 19 est conçu de façon à faire tourner les cylindres 9 pendant une partie seulement de leur mouvement en mssme temps que le tambour 1. À l'intérieur de chaque cylindre 9 se trouve un tube de soufflage 20 qui, à une extrémité, est monté rotatif sur le tourillon 11 et à l'autre extrémité est fixé rigidement à une plaque de coulissement 21 reliée à un couvercle 22. le couvercle 22 est relié rigidement au palier de tambour 6, lequel est lui-même relié rigidement à une paroi d'extrémité 23. le tube de soufflage~20 est muni d'une tuyère de ventilation 24 longitudinale en forme de fente. Pendant la rotation du tambour 1, les tubes de soufflage 20 peuvent être reliés à un raccord 25 de soufflage de forme évasée qui est monté sur le support de palier 5.Un joint 26 permet d'assurer que le raccord, de soufflage 25 est en contact étanche avec la plaque de coulissement 21#. Un ventilateur (indiqué en "C" sur la Fig. 1) fournit de l'air en quantité et en pression suffisantes au tube de soufflage 20. Des plaques de guidage 27 sont insérées entre la paroi d' extrémité 23 et le couvercle 22 en vue d'assurer le guidage du liquide entre l'extrémité ouverte des cylindres 9 et un orifice de sortie F (Fig. 3).La quantité de ce liquide peut être réglée au moyen d'une plaque réglable 28. lorsque le tube de soufflage 20 n' est pas relié au raccord de soufflage 25, le liquide peut 'écouler entre son extrémité et un canal 29 d'o# il sort pour pénétrer dans l'orifice de sortie F. la quantité de liquide provenant du tube de soufflage 20 peut être réglée en soulevant et en abaissant le canal 29. le liquide qui ne pénètre pas dans l'orifice de sortie Fn s' écoule par un orifice de sortie G. A l'intérieur du tambour 1 est montée une gouttière 30 qui posséde une partie tubulaire 31 traversant le tube 4 et débouchant dans un orifice de sortie "D". Au fond de la gouttière 30 et dans la partie tubulaire 31 est agencée une vis transporteuse 32 qui est montée dans des paliers 33 et entraînée par un pignon 34 porté- par la paroi d'extrémité 38 du tambour 1 du caté de l'entraSnement, et par un pignon 35 monté sur la vis transporteuse 32, de manière que la rotation du tambour 1 entratne cette vis transporteuse 32. Un certain nombre de tuyauteries 36 de section triangulaire montées dans la partie supérieure de la gouttière 50 mettent en communication les liquides se trouvant des deux côtés de la gouttière.Une tuyauterie d'entrée 37 fixée su support de palier 5 sert à l'introduction du liquide dans le tambour par la partie tubulaire 4. En marche normale le filtre fonctionne de la manière suivante: les eaux de retenue contenant des matières fibreuses pénètrent par l'orifice d'entrée 37 comme indiqué par E, et remplissent le tambour 1 jusqu'au niveau d'eau "J". Ce niveau peut être maintenu au moyen d'un régulateur situé à l'intérieur du tambour 1, au moyen d'un trop-plein réglable, extérieur au filtre et/ou au moyen d'un variateur de vitesse raccordé à la commande du tambour. Le tambour tourne dans le sens indiqué par la flèche "H" et les cylindres 9 sont plongés successivement dans les eaux de retenue. Ces eaux et certaines matières fibreuses passent alors à travers le filtre 16 et pénètrent dans les cylindres 9 et les tubes de soufflage 20 pour ensuite ressortir de ces cylindres 9 et de ces tubes de soufflage 20 par les extré#its ouvertes de ces derniers. Ils sont alors dirigés par les plaques 27 de guidage et le canal 29, resnectivement, vers l'orifice de sortie "F". Après un certain temps un revêtement fibreux se dépose sur le filtre 16, et ce revêtement sert de moyen de filtrage pour les opérations de filtrage ultérieures. les eaux et les matières fibreuses en provenance de l'orifice de sortie "F" sont remises en circulation dans le filtre. lorsque les cylindres 9 et leurs plaques de guidage 27 ont dépassé la plaque réglable 28 et que les tubes de soufflage 20 ont dépassé le canal réglable 29, l'eau purifiée s'écoule par l'orifice de sortie G. Pendant la rotation du tambour, les cylindres 9 filtrent progressivement de moins en moins d'eaux de retenue, et lorsque ces cylindres émergent de ces eaux, les surfaces filtrantes sont presque entièrement colmatées par les matières fibreuses. lorsque les cylindres 9 sortent de l'eau ils sont entrainés en rotation au'moyen de la roue 18 qui roule sur le guide fixe 19. La vitesse de rotation de ces cylindres 9 est telle que ces derniers tournent au moins d'un tour complet pendant qu'ils passent au-dessus de la gouttière 30. lorsque les cylindres 9 arrivent au-dessus de la gouttière 30, de 1' air envoyé par le ventilateur "C" arrive sous pression dans les tubes de soufflage 20 et, à travers la tuyère de ventilation 24, entraine les matières fibreuses hors de la surface extérieure des cylindres 9 et dans cette gouttière 30. La masse fibreuse est ensuite acheminée par la vis transpurteuse 32 vers l'orifice de sortie "D". lorsque les cylindres 9 continuent à tourner, l'air provenant du ventilateur "C" et de l'eau supplémentaire, si on le désire, assurent un nettoyage plus complet du filtre 16. A la suite de quoi, la rotation des cylindres 9 cesse et ces cylindres sont de nouveau prêts à entamer un autre cycle de filtrage. es tuyauteries triangulaires 36 permettent d'assurer que les eaux de retenue contenant les matières fibreuses circulent et ne sont pas épaissies à l'endroit où les cylindres 9 sortent de ces eaux de retenue. Le degré de pureté de l'eau purifiée et la capacité du filtre sont fonction de la vitesse de rotation du tambour et de la quantité d'eau et de matières fibreuses remises en circulation à partir de l'orifice de sortie "F". Dans certains cas particuliers, il peut être nécessaire d'ajouter une masse de revêtement étrangère aux eaux de retenue afin d'obtenir un moyen de filtrage amélioré sur les cylindres 9. Dans d'autres cas, il peut être intéressant de permettre à certaines matières fibreuses récupérées d'être décollées par soufflage après le passage des cylindres 9 au-dessus de la gouttière 30. Ces matières fibreuses peuvent alors, au moyen d'un ensemble mélangeur, entre mélangées aux eaux de retenue à l'endroit où les cylindres 9 sont immergés. De cette façon, on obtient une concentration plus forte dans la zone d'immersion, ce qui permet d'obtenir plus rsspide- ment le moyen de filtrage désiré sur les cylindres 9. le filtre de l'invention est simple et d'un fonctionnement sûr. Entant donné que ce filtre comprend plusieurs éléments filtrants distincts, il peut être facilement réparé si le tamis de l'un des éléments se trouve endommagé. En outre, on peut faire fonctionner le filtre sans qu'il soit nécessaire que tous les éléments filtrants soient installés en même temps. En recouvrant l'une, ou davantage, des ouvertures de sortie des éléments filtrants, on peut régler la capacité de ce filtre d'une façon très simple. Revendications 1 - Filtre destiné spécialetnent à la séparation des matières fibreuses des eaux de retenue dans l'industrie de la pâte à papier, comprenant une surface de filtrage qui peut être immergée dans un liquide à filtrer contenu dans un récipient et en être ressortie et qui est constituée par la surface périphérique d'une pluralitéd'éléments filtrants horizontaux, creux et longitudinaux, disposés suivant un cercle, la pression sur le côté de la surface de filtrage faisant face au liquide étant maintenue plus faible que la pression statique du liquide se trouvant dans le récipient, et des moyens pour éliminer les matières solides se déposant sur la surface de filtrage lorsque cette surface se trouve au-cessus du niveau de liquide dans le récipient, caractérisé en ce que ce récipient possède la forme d'un tambour fermé qui est monté rotatif sur un axe central horizontal, et en ce que les éléments filtrants sont disposés entre les parois d'extrémité de ce tambour et reliés à ces parois de façon à pouvoir tourner autour de l'axe central avec le tambour, l'une des extrémités des éléments filtrants traversant la paroi d'extrémité du tambour et étant ouverte en vue de permettre une décharge facile du filtrat. 2 - Filtre suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tube de soufflage muni d'une tuyère est monté à l'intérieur de l'élé- ment filtrant et sert à éliminer les matières solides de la surface filtrante quand l'élément se trouve au-dessus du niveau de liquide dans le tambour. 3 - Filtre suitant la revendication 2, caractérisé en ce quela tuyère est adaptée pour agir sur une portion limitée de la circonférence de la surface filtrante, en ce que l'élément filtrant est monté rotatif autour de son propre axe longitudinal, et en ce que des moyens d'entrainement entrent en action lorsque ledit élément filtrant se trouve au-dessus du niveau du liquide dans le tambour, pour entrainer cet élément filtrant en rotation autour de son axe longitudinal à une vitesse telle Zue la tuyère agit sur la totalité de sa surface filtrante au cours de la période pendant laquelle il se trouve au-dessus du niveau du liquide. 4 - Filtre suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'entralnement assurant la rotation de l'élément filtrant sont commandés par un guide fixe en forme d'arc de cercle en engage ment avec une roue d'entrainement montée sur l'élément filtrant. 5 - Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que pour rassembler et éliminer les matières solides détachées de la surface de filtrage il comporte une gouttière fixe dont l'ouverture est tournée vers le haut et est disposée audessus du niveau de liquide et au-dessous de la partie supérieure extrême de l'orbite décrit par des éléments filtrants, et qui traverse l'une des extrémités du tambour. 6 - Filtre suivant la revendication 5, caractérisé en ce que une vis transporteuse est montée au fond de la gouttière pour assurer l'évacuation des matières solides hors du tambour. 7 - Filtre suivant la revendication 6, carcatérisé en ce que la vis transporteuse est munie d'un pignon d'entraînement en prise avec une partie du tambour rotatif de telle sorte que la rotation de ce tambour entraîne la vis transporteuse. 8 - Filtre selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel la gouttière plonge dans le liquide du tambour, caractérisé en ce que en vue d'égaliser la concentration des matières solides dans le liquide des deux côtés se la gouttière, il comporte des conduits traversant cette gouttière et permettre l'écoulement directe du liquide à travers celle-ci. 9 - Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments filtrants sont à peu près cylindriques. 10 - Filtre selon la revenineation 9, caractérisé en ce que la section droite des éléments filtrants est en forme d'étoile ou ondulée.