Brevet FR2252119A1 — publié le 19750620

Le secteur technique de 1 t invention est celui de la séparation par filtration des solides contenus dans un fluide. Les opérations industrielles de filtration se font généralement sur des filtres-presses à plateaux multiples. L'utilisation de ces appareils permet la collecte de quantités importantes de solide à chaque ouverture mais la construction et lluti- lisation des filtres en cause sont accompagnées de nombreux ineon- vénients. En premier lieu, la construction doit titre très robuste pour résister à la somme des efforts dus, dans la totalité des cellules, aux actions de la pression, qui se développe dans le liquide à filtrer, à laquelle somme s'ajoute celle des efforts nécessaires à ltobtention des étanchéités. Les toiles de filtration subissent la totalité des efforts en cause cíest-à-dire la somme des actions dues à la pression de filtration et à la pression nécessaire à l'obtention de l'étanchéité à ladite pression de filtration et sont donc ltobJet d'une usure rapide. La manipulation des différents plateaux dans les phases d'ouverture et de fermeture de moules est fastidieuse; le décollement des gâteaux, incertain, doit être étroitement surveillé. Malgré l'existence de mécanismes de débâtissage automatiques, les temps morts sont considérables vis-à-vis des temps de filtratinn effectifs. La complexité et la durée des opérations d'ouverture et de fermeture du filtre sont telles qu'on a tendance à prolonger exagérément les temps de filtration et ceci au détriment du rendement car le passage de liquide et, en conséquence, le taux d'augmentation du poids de solides s'intégrant aux gâteaux diminuent. En outre, il est nécessaire, périodiquement, de démonter et laver les toiles, puis de les remonter, une fois le décolmatage obtenu, sur les plateaux, ce qui représente un temps d'arrêt important. La présente invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs ci-dessus mentionnés. A cet effet, l'invention permet une augmentation du rendement par formation de gâteaux à l'épaisseur minimum. Les phases de passage de liquide sont multipliées dans le temps sans inconvénient, du fait d'une construction de filtres allégée, car subissant des efforts minimes et offrant une grande facilité l'ouverture. Chaque phase de filtration s'accompagne dans sa partie finale d'une compression mécanique du bateau qui à la fois améliore la séparation et assure un meilleur décollement dudit gt- teau vis-à-vis de la surface filtrante. L'invention comprend à eet effet un procédé de filtrathn sur plateau pourvu d'une toile amovible, plateau limitant d'un côté une cellule ouvrante formée entre deux sommiers à écartement fixe, par étanchement périphérique commandé, lsouverture étant accompagnée dtun retrait de toile chargée et d'une amenée de toile franche, avec décapage de la toile chargée au fur et à Mesure de sa sortie de cellule. Dans un mode de mise en oeuvre avantageux, a la rin de la phase de filtration, on presse mécaniquement le gâteau retenu sur la toile. L'invention comprend aussi les agencements qui permet- tent la mise en oeuvre d'un tel procédé; un tel agencement comprend au moins une paire de sommiers dont l'un est porteur d'un plateau et l'autre d'une admission defluide chargé, avec interposition d'une toile sur le plateau, en regard de laquelle est associée une membrane posée sur le sommier opposé, un cadre périphérique manoeuvré apparaissant sous ladite membrane en regard de la bordure de plateau, ee qu1 assure l'ouverture et la fermeture de la cellule de filtration. Dans une forme d'exécution particulière, la toile est une toile sans fin qui entoure l'un des sommiers et plus particulièrement celui qui porte le plateau. Cette toile, sans fin passe sur des rouleaux et sous une laze de raclage qui est destinée à assurer le décollement du gâteau au cours du mouvement de la toile, à cellule ouverte. I1 y a avantage à constituer un agencement qui comporte un sommier formant noyau central et, en regard de deux faces opposées de ce dernier, deux sosiers latéraux pourvus de toiles avec leurs rouleaux et racleurs, ledit noyau central portant deux membranes sous lesquelles sont disposés les cadres d'etanchXité manoeuvrés parfluide sous pression. Des tirants maintiennent à écartement fixe, de préférence réglable, les sommiers vis-à-vis du noyau.On peut constater ainsi, au cours de la manoeuvre,qu les toiles n t ont à subir que les compressions d'établissement de ltétanchéité, transmises par les cadres et que les tirants encaissent les efforts résultants de la somme des pressions de filtration et des pressions d'établissement d'étanchéité. Co-le il s'agit là d'éléments fixes dans la construction, celle-ci peut rester très simple. Comme les manoeuvres d'ouverture et de fermeture des cellules de filtration se font aisément à faible course, les phases de filtration peuvent facilement être multipliées en vue de n'admettre que les formations de gâteaux minces, ce qui améliore le rendement de filtration En outre, la présence des membranes précitées permet leur utilisation comme compresseurs de gâteaux, par admission dorsale d'un fluide sous pression, aboutissant alors à une meilleure séparation liquidetsolide et une augmentation de la facilité du décollage de gâteau vis-à-vis de la toile. Chaque phase de filtration peut se faire sur une section de toile ayant subi le décapage et éventuellement un nettoyage de décolmatage, ce qui augmente la vitesse opératoire. Bien entendu, dans un tel filtre à deux cellules, l'utilisation peut en être synchrone ou alternée~ et dans ce dernier cas une sorte de fonctionnement continu peut être établi si les durées des diverses phases de fermeture et d'ouverture des cellules sont amenées à des valeurs sensiblement égales. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment 1'invention peut titre mise en pratique. La figure 1 représente en élévation, avec desarrachements partiels, le dispositif de filtration ci-dessus défini, la partie basse de la cellule de gauche étant représentée fermée, alors que celle de droite est montrée ouverte. La figure 2 en représente une demi-coupe, faite par la ligne II-II de la figure 1, vue dans le sens des flèches. Cosse on le voit sur la figure 1, le dispositif représente comporte un noyau central 1 dont les deux faces actives sont maintenues à distance, par des tirants 2, de sommiers latéraux ), l'assemblage étant tenu par des fixations à boulons multiples 4. Par ces boulons est réglable ltentrefer 5 qui est aménagé entre la face active 6 de l'un des eôtés du noyau vis-à-vis d'un plateau 8 de filtration pourvu de canaux 7 et de cannelures 9, à l'intrieur d'une bordure circulaire 10 d'étanchéité. Bien entendu, les canaux 7 de ce plateau 8 aboutissent à une cuvette 11 de collecte de filtrat, communiquant avec une tubulure 12 d'évacuation. Chaque face active 6 est recouverte par une membrane 13 impermdable de matière souple qui est maintenue par un anneau 14 à la périphérie d'un cadre mobile 15 monté dans le noyau 1, ledit cadre tétant destiné à venir s'appuyer contre la bordure 10 et la section 41 de toile de filtration qui recouvre ledit plateau. Dans la forme d'exécution représentée, ce cadre 15 est à section circulaire et la bordure 10 est annulaire. Ce cadre est monté dans un évidement conjugué 16 du noyau 1, avec interposition de deux joints d'étanchéité 17 et 18 toriques, le fond de 1'éridement 16 étant relié par une tubulure 19 a une admission 20 de fluide sous pression. Un ressort 21, appartenant à un groupe de ressorts réparti autour du noyau, est relié à un piton 22 de noyau et un piton opposé 23 de cadre, pour assurer le rappel de ce dernier en position d t éclipsage, correspondant à l'ouverture de la cellule de filtration, lorsque le fluide sous pression eontenu dans l'évi- dement 16 est mis à l'éehappement. La région centrale de la membrane 13 est prise sous la collerette d'un boulon creux 24 qui en assure-le serrage sur la face active 6 du noyau 1, boulon creux vissé en regard d'une tubulure 25 d'admission de liquide chargé à filtrer, qui pénètre dans le noyau 1 par une communication radiale 27 débouchant dans la tubulure 25. En outre dans ce noyau central est prévue une autre tubulure d'admission 28 pour un fluide sous pression communiquant avec une canalisation 29 débouchant dans la face active 6 sous la membrane 13. Par ailleurs, chaque sommier latéral porte par des oreilles 30 des rouleaux 31,32 puis 33 et 34 opposés, sur lesquels s'enroule la toile sans fin 41. Le rouleau 31, par exemple, est un rouleau moteur, les autres étant des rouleaux de renvoi. Les bordures 35 de toile portent des perforations 36 régulièrement réparties, qui coopèrent avec des picots 57 du rouleau moteur 31 au moins, en vue d'obtenir un entratnement positif. Sous le noyau central 1 et en regard du rouleau D1 est prévue une lame de raclage 38 qui surmonte un tapis transporteur et 39, la fonction de ladite lame étant de détacherZrragmenter le gâteau 40 qui est entratné parla toile 41 hors de la cellule de filtration ouverte à cet effet par retrait du cadre 15. Le fonctionnement du dispositif ainsi décrit, à deux cellules opposées, est alors le suivant : Par admission d'un fluide sous pression dans isévide- ments 16,-les cadres 15 sont repoussés contre les toiles 41 avec interposition de la bordure de la membrane 13, pinçant ainsi la toile contre la bordure 10, ce qui assure ltétanchéité de ltespace 3'admission de la cellule de filtration. Le liquide à filtrer est admis dans cette dernière par le boulon creux 24 pendant un tempE Juste suffisant à la formation d'un gâteau mince. Un liquide sou5 pression est alors admis, après interruption du débit de liquide chargé à filtrer, sous les membranes 13, par la tubulure 29, ce qui assure la compression mécanique des gâteaux. Le liquide des évidements 16 étant mis à 1'échappement, les ressorts 21 provoquent la rétraction des eadres 15 et en eonséquence ltouverture desdites cellules. I1 reste à-aetionner le rouleau 31 pour faire défiler la toile 41 chargée de son gâteau 40, qui décolle facilement de la membrane revenue élastiquement en application sur la face active 6, pour que ladite toile soit décapée par la lame }8, le transporteur 39 assurant ltenlèvement. En même temps, les faces des plateaux 6 sont recouvertes de nouvelles sections de toiles provenant des rouleaux 54. On conçoit donc que la simplicite de la manoeuvre d'ouverture de cellules et d'enlèvement des gâteaux permette une fréquence élevée aux opérations de filtration,chacune d'elles étant courte. On obtient donc une productivité élevée et à haut rendement. Au lieu d'une utilisation simultanée des deux cellules de filtration apparaissant dans la forme d'exécution décrite, on pourrait en prévoir une utilisation alternée, en rendant flndé- pendants les conduits 20, 27 et 28 d'alimentation des deux faces actives du noyau. Un trajet plus complexe peut être prévu pour les toiles, afin de les faire passer à des postes de lavage et de décolmatage avant réadmission dans ltentrefer 5 correspondant. I1 est concevable aussi de n'opérer qu'avec une seule -face de noyau et un seul sommier 3 en regard. L'épaisseur de gâteau peut être réglée par ajustage de ltentrefer, sous ltaction des bouton5 h D'ailleurs, la face active 6 de noyau pourrait être, non pas parallèle à la~face en regard du plateau 8, mais inclinée par rapport a cette dernière, en divergence dans le sens de défilement de la toile 41 dans ltentrefer 5, en vue d'obtenir un dScollement encore plus net du gâteau par rapport à la membrane. I1 va de soi que, sans sortir du cadre de L'invention, on peut apporter d'autres modifications aux formes d'executten qui viennent d'être décrites. C'est ainsi que les plateaux pourraient être disposés sur le noyau central et que les cadres pourraient apparattre dans les sommiers. En outre, pour de tels cadres, au lieu d'offrir une coopération par toute leur étendue avec les évidements 16, il serait possible de les monter sur des vérins parallèles convenablement répartis et d'assurer la manoeuvre desdits vérins par d'autres moyens qu'un fluide comprimé.De même, les cadres d'étanchéité coulissants pourraient titre remplacés par des boudins gonflables Jouant le même rôle. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de filtration de liquide chargé de substances solides sur au moins un plateau garni d'une toile intérieurement à une cellule ouvrante, caractérisé par le fait que ladite cellule étant déterminée entre deux sommiers à écartement fixe par étanchement périphérique commandé, on réduit le temps d'admission de liquide chargé à celui qui est nécessaire à la formation d'un gâteau de substances solides relativement mince, on procède à ltouverture de la cellule et l'on substitue à la toile chargée dudit gâteau une toile fraîche. 2.- Procédé selon la revendication l, caractérisé par le fait qu'avant ltouverture de la cellule, le gâteau retenu de substances solides est pressé mécaniquement sur la toile. ).- Procédé selon la revendication 1 ou la revendica tion 2, caractérisé par le fait qu'on forme la toile franche en débarrassant une section de toile chargée de gateau,au moins avant sa réintroduetion dans la cellule, le travail de ladite toile s'accomplissant alors en cycle fermé 4.- Dispositif de filtration permettant la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à ), caractérisé par le fait qu'il comporte deux sommiers maintenus distants l'un de l'autre par des tirants, l'un d'entre eux portant un plateau de filtration, l'autre un aJutage d'admission de liquide à filtrer à l'intérieur dlun cadre moùile d'étanchéité, en regard de la bordure de plateau, une membrane qui recouvre ledit cadre et ledit sommier correspondant, appliquant une toile contre ladite bordure sous l'action d'avance du cadre. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le cadre est manoeuvré SQUS ltaction d'un fluide sous pression, admis dans un évidement récepteur où ledit cadre est monté de façon étanche en coulissement/en opposition à celle de moyens de rappel. 6.- Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que la membrane est appliquée de façon étanche à la périphérie du cadre et sur le sommier correspondant, autour d'un ajutage d'admission de liquide à filtrer, la face interne de la membrane, en regard dudit sommier, recouvrant une admission de fluide sous pression. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que le sommier porteur de plateau est pourvu de rouleaux de renvoi d t une toile sans fin qui ltentoure, l'un desdits rouleaux étant moteur, un rouleau sous-jacent étant associé à une lame de raclage de la face chargée de ladite toile. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la toile sans fin suit un trajet fermé, en cas de besoin bouclé, qui amène ladite toile à passer dans un agencement de lavage et de décolmatage. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que la face active de som mier porteuse de membrane est inclinée par rapport à la face correspondante de plateau, de façon divergente dans le sens d'extraction de la toile; 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé par le fait que cadre et bordure de pla teaü forment des anneaux circulaires disposés face à face. 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé par le fait que les sommiers sont réu- nis entre eux par des tirants de longueur réglable. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé par le fait que ltun des sommiers est organisé symétriquement pour former un noyau offrant deux faces actives, en regard desquelles sont disposés deux sommiers latéraux. 15.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que lesfaces actives porteuses d'ajutages d'admission de liquide à filtrer, de fluide sous pression de manoeuvre de cadres et de fluide sous pression de soulèvement de membranes, sont alimentés en parallèle et simultanément. 14.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les ajutages d'inJection de liquide à filtrer, d'admission de fluide sous pression de manoeuvre de cadres et de soulèvement de membranes sont séparés, pour permettre des alimentations alternées d'une face à l'autre. 15.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 14, caractérisé par le fait qu'un transporteur est dSs- posé sous la ou lesdites lames de raclage.