Brevet FR2230391A1 — publié le 19741220

L'appareil décrit dans la présente invention est destiné à filtrer tout fluide contenant des n articules magnétiques, par la retenue de ces dernières sur l'élément actif du dispositif qui sera ci-après décrit. Il est parfaitement adapté aux circuits d'eau sous forte pression et haute température (supérieures à 150 bars, 350 C), mais peut être égaleient utilisé à des températures et des pressions @oyennes ou basses. Il existe sur le marché de nombreux filitres pour fluides. Toutefois, les filtres proposés ne peuvent pas soit dépasser une te@pérature de fonctionnement générelement de l'ordre de 100 C, soit fanctionner à haute température sans avoir tendance à se colmater r@@idement, voire même à se corroder eux-mêmes en rel@chant des S)g35 J indésirables dans le circuit. Par ailleurs, les filtres proposés ont une limite de r6- sistance mécanique généralement inférieure à la pression de service. @ette limite est suffisante en service normal, où la différence de pression aciont-aval est aille, mais risque d'!tre insuffisante et d'entraîner leur runture, dans le cas de colmatage où la différence de nrescion alont-aval eut atteindre la pression de service. De pluc, la finesse de filtration des filtres existants est souvent limitée à plusieurs microns, surtout nour ceux d'entre eux devant fonctionner @ chaud. Enfin, pour iltrer les circuits véhiculant des fluides chaud@, on refroidit généralement le fluide, ce qui entraîne un dé ?8t de particules non @iltrées dans les annareils assurant ce refroidissement. Le présent filtre destine à retenir les narticules ma- néti@ues ou nagnétisables, les autres particules pouvant être retenues par agglomération, mais avec oins d'effieacité, présente de nombreux avantages, dont tout particulièrement la filtration possible de fines particules mouvent atteindre le mieron et même moinssans faire obstacle à l@ retenue de particules @lus grosses - tout en permettant un fonctionnelent direct sur un circuit à haute température et haute pression. Le disopsitif objet de la présente invention, déerit sur l'exem@le non li@itatif présenté sur la planch@ I, comporte : - Une crncitC, contenant l'élément filtrant, et constituée princi- paleient : - d'une paroi 1, en matériau non magnétique, - dun fond 3 et d'une bande, ou couronne 2 en @atériau magnétique, réunis à la pièce t par soudage ou tout autre moyen, - d'une bride 4 et d'une contre-bride, ou bouchon, 5, entre les quels est disposé un joint d'étanchéité 6, - d'un orifice inférieur 8 d'entrée du fluide, - d'un orifice supérieur 7 de sortie du fluide. Dans cette description, il a été fait état d'une position normale de la capacité verticalo, mais ceci ntest nullement nécessaire, l'appareil pouvant fonetionuer dans n'importe quelle position. Par ailleurs, dans le cas où il serait impossible de resnecter la disoosition ci-dessus des entrée et sortie, il serait nossible de les per@uter. L'élément actif 12, contenu dans la canacité, et constitué d'un grand nombre de pièces réalisées dans un matériau ferromagné- tique, et qui pourront être de formes différen es, par exe@ple, billes, cubes, cylindres, ... L'ensemble de ces pièces est ayen- cé pour assurer par leurs contacts une réluctance suffisante tout en laissant le fluide circuler librement entre elles.L'état de surface S4e ces nièces devra btre excellent, et nour faciliter l'é- coulement du fluide, il sera nossible, dans certins cas, de dispo- ser un système intérieur de grilles intermédiaires et de tubes 17, dont le but est de bermettre le nassage du fluide lorsque l'expé- rience aura prouvé, par exemple, que la tartie inférieure (près de l'entrée du fluide dans la capacité) a tendance à se colmater. La forme, la dinension et l'agencement des nièces, vrilles intermédiaires et tubes, dépendent de chaque cas narticulier, et narticulib- revent des débits du fluide et de la nature des particules à retenir, entraînant une étude nour chacun d'eux. Des chambres de répartition du fluide devront ttre géné- raclement disposées (nièces 10 et 9). Elles seront réalisées en matériau ferromagnétique également. - Un circuit magnétique qui est récusé par l'élenent acti décrit ci-dessut, et contenu dans la capacité, prolongé par des fla@- ques, pièces 13 et 15, ainsi nue nar une cardasse 14. Les pièces 13 et 15 seront en contact étroit avec les nièces 2 et 3, ellesmemes en contact avec les pièces 9 et 10, de manière à diminuer au maximum la réluctance de ce circuit. - Une bobine, alimentée par un courant continu, ou redresse avec os sans filtrage, permet la magnétisation du circuit précédent, et, partant, de l'élément actif. L'intensité et le nombre d'am- pères-tours de la bobine doivent être détermin6s pour chaque cas particulier. Cette détermination pourra, avec intérêt, être faite à l'aide d'un programme de calcul tenant compte des divers paramè- tres, tant géométriques que d'exploitation. Le fonctionnement se divise en deux parties : - Filtration : La bobine étant alimentée, les particules à filtrer sont retenues par l'élément filtrant lors du passage du fluide autour des pièces ferromagnétiques qui le constituent et qui se trouvent alors être magnétisées. Après coupure du courant, il est nossible de constater une certaine rémanence. Ce phénomène peut présenter un certain avanta@e, puisqu'une partie des parti cules continue à re retenue après coupure du courant, mais peut présenter'm inconvduient lors du nettoyage décrit ci-après. - Nettoyage s Le filtre étant rempli par les particules retenues et amassées entre les pièces constituant l'élément filtrant, il est nécessaire de procéder à son nettoyage. Celui-ci c eut ttre rés lisé desdifférentes manières ci-après, souvent complémentaires. Dans tous les cas; le courant normal doit tertre coupé préalable- ment. Après enlèvement de la bride 5, il est possible d'ouvrir le filtre, ce qui permet de retirer les pièces constituant l'é- lément filtrant. A cet effet, il y aura intérSt à les dis- poser dans un panier 11. Ces pièces @ourront alors titre rem- placées par un ensemble neuf, tandis que les pièces salies seront nettoyées par ailleurs. . En p@océdant à une purge du filtre, lesparticules enlevées par l'eau de purge sont récupérées. Après cette onération, le filtre est à nouveau à disposition sur le circuit. . Un lavage par contre-courant du fluide est également possi ble. Dans le cas où l'installation ne le permettrait pas, ce lava@e par contre-courant pourrait être remplacé par un lavage "ans le sens normal. par Nettoyage par ultrasons, avec rinçage, Si possille à contre- courant. * Une démagnétisation préalable au rinçage permettra un net toyage plus poussé, par suite de l'annulation de l'effet si gnalé plus haut et dt à l'induction rémanente. Dans ce cas, la bobine pourra avoir été conçue initialement à cet effet pour me démagnétisation soit par courant alternatif soit par courant hante fréquence, soit par courant continu. Salivant le cas, le coefficient d'autoinduction de la bobine joue un le plus-ou-moins important, et il sera nécessaire de la réaliser en deux parties, distinctes ou communes. Incidents : Une coupure accidentelle du courant d'alimentation de la bobine risque de provoquer un recnement des particules rete nues. da le circuit, si l'isolement du filtre n'a pas été effec tué en temps veulu. C'est la raison pour laquelle ces appareils seront équipés avec le pin grand intérêt, d'une électrovanne disposée à l'entrée et/ou à la sortie. Ce ou ces électrovannes pourront éventuellement être à trois voies, de façon à ouvrir un circuit de "by-pess" sur la capacité. Elle ou elles seront alimentées par la meme source que la bobine, et seront, par mesure de sécurité, du type ouvert en alimen tation* Une capacité de valeur convenable sera placée en parallèle zur la bobine pour prolonger la magnétisation pendantele tempe de erieture de la ou des électrovannes. Leraque le fluide véhiculé est radioactif, deux dispositions supplénentaires devront être respectées : - La lisi@on des différentes parties de la capecité devra, en prin eipe, être réelisée par soudage, et l'étanchéité du bouchon 5 sur la bride 4, assurés par un ou plusieurs jointe, sera doublée avec intérêt par une soudure d'étanchéité des brides. - Une protection extérieure, par une couche de plemb ou tout antre matériau, devra être prévue. Celà implique qu'en général, la réalisation du filtre devra être prévue à cet effet. Les liaisons entre les différentes pièces constituëives peuvent @tre réalisées par différents moyens classiques : soudure, vis, etc... qui dépendent de chaque cas perticulier. Pour les fonctionnements à haute température, l'isolant de la bobine du filtre risque d'encourir des détériorations. Pour pallier ce risque, il est possible de prévoir une circulation d'air entre la paroi 1 de la capacité, et la bobine, réalisée, par exemple, par des trous 19. Enfin, la disposition d'éléments d'aimants permanents à la sortie, et dont l'action sera d'autant plus grande qu'ils seront disposés en aval du filtre, présentera un intérêt certain au point de vue sécumité. Les performences d'un tel filtre décomdent, conme il a été dit précédcaiont, essentiellement du fluide véuicalé et des couditions de ébit. A titre indicati@, des essais actuellement réalisés ont perais d'optenir une filtretion parfaite pour des particales d'une d'imension inférieure à 2 microne, à @ec ressions supérieures à 150 bare et des temnératures de 350 C, et our des débits en eau de 500 m3/h par m2 de section de passage. Des essais en cours laissent espérer une amélioration de ces performances. Le dispositif, chjet de la présente invention, peut être utilisé pour Ciltrer finement des circuits à hautes pressions et hautes temoératures, avec pessibilité d'ao@lication an basses et hoyenes temératures et/on pressions. Il devrait être particulièregent adanté à la filtration de circuits chauds e résetours à eau sous pression, que le fluide soit ou non contaminé, et pour lesquel nous ue connaissons aucune solution autre que la présente. REVENDI@@TIONS 1. - Appareil permettant lafiltration de fines particules magnéti ques aouvat atteindre quelques microns ou moine, et contenues dans un fluide,par passage de celui-ci sur un élément filtrant co-roosé de pièces ayant une forme et des dimsions appropriées et magnétisé par un dispositif électromagnétique. 2.- Appareil suivant la revendication 1, qui -neut être utilisé en haute pression et haute température. tas s ce demuier cas, une légère circulation d'air est assurée entrele parei de l'appa reil et la bobine, seit par circulation naturelle, noit par circulation foroée. 3.- Annareil suivant la revendication 1, dont le dispasitif elec- tromagnétique est composé d'un circuit magnétique proprment dit se fermant l'aide des pièces constituant l'élément fil- trent, et d'une bobine oui pourra être réalisée en deux élé ments distincts ou commune, dont l'un présentant un faible co efficient d'auto-induction servira essentiellement à la déma gnétisation. 4.- Appareil auivant la revendication 1. dont l'élément Siltrant sera après oupre de courant, nettoyé, soit par contre-courant, avec démagnétisation préalable éventuelle, ou excitation par ultra-sons, soit par circulation dans le sens nermal, dans les mêmet conditions,soit par enlèvement et recolecement l'aide d'un panier dans lequel il serait logé. 5.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est possible de disposer à 'entrée et/ou à le sortie une électrovanne alimentée par la même source de courant que une bosine, pour permettre d'tioler le filtre eu cas de coupure accidentelle ou intempestive du courent, et avec ou sans mise en parallèle sur la bopine d'une eapacité. 6.- Appareil suivant le revenaication 1 qui pouera être revêtu d' une protection extérieure de plomb ou tout autre matériau lora- que le fluide véhiculé est radioactif. 7.- Appareil suivant la revendication I, earactérisé par le fait que deux parties de la capacité seront en matériau ferromagné- tique pour permettre la fermeture d'un circuit magnétique pré- sentant une réluctance aussi faible que possible. 8.- Appareil suivant revendication 1, caractérisé par le fait que la circulation du fluide entre les pièces constituant l'élé- ment filtrant dépend du fluide véhiculé et de chaque cas par- ticulier à réaliser, et pourra nécessiter des séries de grilles et tuyauteries intérieures.