Brevet FR2255094A1 — publié le 19750718

La présente invention concerne un filtre comportant une bande transporteuse sans fin ou autre appareil de manutention continue similaire, qui porte des cellules filtrantes, et peut, avec ces dernières,-être soumis, au moins par places, à une dépression. On connaît déjà des appareils pour la séparation mécanique continue de solides contenus dans des liquides. Ils présentent une grande variété, tant dans leur construction que dans le principe de leur fonctionnement. Parmi eux, les filtres à bande ou filtres sans fin à cellules ont pris une place importante dans la filtration industrielle, en raison de leur grande souplesse d'emploi. Le filtre à bande, connu en soi, est constitué essentiellement par une bande transporteuse sans fin, qui est entraînée par un moteur et est munie de rainures ou de perforations, et qui sert de support pour une mmbrane filtrante flexible, également en forme de bande. Le liquide trouble est versé en un ou plusieurs endroits à la tête de l'installation et déplacé à une vitesse uniforme au-dessus des différents postes de filtration, le filtrat étant recueilli dans des récipients collecteurs pla cés au-dessous de la bande transporteuse. En d'autres endroits de la bande, des liquides de lavage sont habituellement déversés sur le gâteau filtrant qui s'est formé, pour décolmater le filtre. On connaît en outre un procédé de concentration des filtrats à contre-courant, pour concentrer les substances de valeur ou les impuretés.Souvent, on accélère le processus de filtration par aspiration du filtrat en créant une dépression. A cet effet, les récipients collecteurs placés sous la bande transporteuse sont, dans la plupart des cas, soumis à une dépression créée par une pompe à vide. L'étanchéité est alors assurée le plus souvent par deux courroies placées entre la bande transporteuse et le rebord des récipients (cf. Ullmans Enzyklopadie der technischen Chemie, tome 2, page 175). Un tel agencement n'assure pas une étanchéité parfaite, de sorte que la dépression créée est relativement faible et l'aspiration du filtrat plutôt lente.Un autre inconvénient des filtres à bande ordinaires est la séparation insuffisante,mal définie, entre les diverses étapes du processus, telles que pré-filtration, séchage par aspiration, lavage-filtration etc...; le filtre sans fin à cellules constitue une amélioration du filtre à bande. Dans cet appareil, la surface filtrante est divisée en parties égales, dont chacune est placée dans un récipient en forme de cellule fixé sur la bande transporteuse qui l'entraîne dans un mouvement continu. Cet appareil permet d'obtenir une séparation bien définie entre les diverses étapes. Malgré cet avantage, il ne résoud toutefois pas de façon satisfaisante le problème délicat de l'étanchéité et de la nécessité d'augmenter la quantité de filtrat obtenue par unité de temps. En outre, cet appareil nécessite la présence, à l'intérieur de la bande sans fin, d'un grand nombre de tuyau#p"qui doivent se déplacer les uns relativement aux autres avec le moins de frottement possible. Il faut craindre aussi que leschangements perpétuels qui interviennent dans la longueur des tuyaux pendant le défissent de la bande sans fin provoquent une fatigue prématurée de la matière-. L'invention a donc pour objet d'une part, de remédier aux inconvénients précités et, d'autre part, de réaliser un nouveau type d'appareil qui soit en mesure de satisfaire, d'une manière universelle, les exigences les plus diverses de la technique de filtration. En particulier, il doit permettre d'aspirer le contenu des cellules avec une perte de charge aussi faible que possible sans que les joints d'étanchéité provoquent une diminution du rendement. En outre, sa construction doit rester aussi simple que possible. A cet effet, le filtre à cellules selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est prévu pour la bande transporteuse un groupe moteur,qui la fait défiler par avancements successifs correspondant au pas des cellules, et au moins un tuyau pour l'aspiration, le nettoyage ou autre opération similaire, déplaçable suivant une direction qui forme un angle avec celle du défilement de la bande et raccordable à chaque cellule avec une étanchéité- suffisante pour faire le vide; On obtient ainsi un mode de fonctionnement presque continu, qui présente des avantages considérables par rapport aux construction connues. À chaque arrêt de brève durée entre deux avancements successifs, les cellules dont le contenu doit être aspiré peuvent être raccordées de façon étanche à une conduite correspondante.Peu avant l'avancement suivant, la dite conduite est débranchée. On conçoit facilement que pendant cet arrêt de brève durée on peut obtenir une étanchéité considérablement plus sûre. Il en résulte les avantages suivants On peut régler à volonté l'effet de l'aspiration sur le produit à filtrer. Le mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention permet ou provoque des interruptions de courte durée de cet effet d'aspiration, d'où il résulte un desserrement souvent avantageux du gâteau filtrant, desserrement qui, à son tour, permet une aspiration plus efficace. On peut, en outre, imaginer des formes d'exécution dans lesquelles des tuyaux d'aspiration voisins peuvent être réglés sur diverses puissances d'aspiration. Dans une forme d'exécution particulièrement avantageuse du filtre à cellules selon l'invention, les cellules présentent sous la membrane, à leur point le plus bas en position de fonctionnement, une tubulure comportant un cône femelle qui, pour le soutirage du filtrat ou le nettoyage des filtres, est raccordable à un tuyau mobile par emboîtement avec un côe mâle correspondant que présente ce dernier, l'un au moins des cônes étant muni d'un joint d'étanchéité annulaire fait d'une matière élastique. On obtient ainsi une liaison étanche et amovible. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce filtre Figure 1 est un schéma d'ensemble d'une installation de filtration selon l'invention, le filtre à cellules étant représenté de côté, en élévation Figure 2 est une vue en perspective d'une cellule et d'un dispositif d'aspiration ou d'inåection associé Figure 3 est une vue de dessus de trois cellules voisines et du dispositif d'aspiration ou d'injection associé, conformé en distributeur fourché à trois branches, pour son 'accordement simultané à trois cellules Figure 4 est une vue en coupe verticale d'une cellule munie d'un dispositif supplémentaire pour exercer sur le contenu de la cellule une pression orientée de haut en bas Figure 5 est une vue en coupe verticale d'une cellule avec un dispositif introduisible par le haut pour rincer et/ou pour tempérer le gâteau filtrant. Dans le schéma d'ensemble de la figure 1, l'installation de filtration comporte une bande transporteuse sans fin 1 entraînée par un groupe moto-réducteur 2 à vitesse réglable. La bande porte des récipients fixés à demeure ou cellules 5 qui, lorsque l'installation est en marche, sont toutes déplacées à la même vitesse. Un distributeur 4 raccorde une ou plusieurs cellules à un système d'aspiration 5, comprenant des séparateurs 6, une pompe à vide 2, une pompe de circulation du filtrat 8 à une installation de décolmatage à contre-courant 9 ou à un dispositif d'évacuation forcée par air comprimé 10, suivant l'étape du cycle de travail et la cadence de fonctionnement. Le processus de filtration sous vide avec l'installation représentée à la figure 1 se déroule de la manière suivante Le produit à filtrer arrive par des conduites d'amenée Il dans les cellules 3, au poste de pré-filtration 12. Le distributeur fourché 4 est raccordé aux cellules de ce poste et le "pré-filtrat" est aspiré. Lors de l'avancement suivant, les cellules sont amenées au poste 13 "séchage par aspiration", dans lequel elles sont de nouveau raccordées à un distributeur fourché relié au système d'aspiration 2 Lorsque cette opération est terminée et le distributeur fourché débranché, les cellules passent du poste 13 au poste 14 "lavàge filtration 1". Dans ce poste, on déverse dans les cellules le liquide de lavage des postes suivants et on concentre ainsi le filtrat.Le liquide aspiré aux postes 12, 13, et 14 aboutit aux séparateurs centrifuges (cyclones) 6 où la pompe à vide 2 crée la dépression nécessaire à l'aspiration, tandis que la pompe 8 assure l'évacuation du filtrat. Dans le poste suivant 15 "lavage-filtration 2", du liquide de lavage frais est amené dans les cellules par la conduite 16. Le poste suivant 17 "séchage" contient une zone chauffante, par exemple des radiateurs à infra-rouges 18, pour débarasser le gâteau filtrant des restes d'humidité dans les cellules. Cette étape sert aussi à conditionner le gâteau filtrant pour son éjection ultérieure. Les cellules arrivent alors à la fin du brin supérieur de la bande sans fin et, prenant une position de plus en plus inclinée à mesure qu'elles passent sur la roue de renvoi 19 elles arrivent la tête en bas dans la zone de vidage 20. Dans cette zone, le gâteau suffisamment seytombe de lui-même sur le convoyeur à bande 21 qui assure son évacuation. Les gâteaux ou parties de gâteau. qui adhèrent aux cellules en sont éjectés dans le poste 22 "éjection forcée" par insufflation brusque d'air comprimé ou parùn système vibrant et ils tombent sur le convoyeur 21 qui les évacue. Pour nettoyer les membranes filtrantes, un liquide de nettoyage est projeté contre elles par des pulvérisateurs 24 dans le dernier poste de travail 23. Ici aussi, il est possible denvoyer par les distributeurs fourchés 4 du liquide de lavage à travers les membranes filtrantes 26 dans le sens inverse de celui de la filtration, pour déboucher les pores colmatés à la surface des dites membranes. Les cellules passent ensuite sur la roue d'entraînement 25 et reviennent à leur position initiale au poste 12, pour y être remplies de nouveau de produit à filtrer. Suivant les nécessités, on peut grouper les cellules en groupes fonctionnels ou modifier la cadence du défilement par avancements successifs des cellules entraînées par la bande transporteuse. L'ensemble de l'installation fonctionne ainsi de façon presque automatique, les temps d'avance étant très courts par rapport auttemps de travail. La figure 2 représente en détail une cellule 3 et le dispositif d'aspiration ou d'injection associé 4. Là cellule est constituée par un récipient en forme de caisson, à fond arrondi, ouvert à sa partie supérieure, dont les parois latérales sont de préférence légèrement convergentes vers le fond, pour faciliter l'éjection du gâteau filtrant. A l'intérieur de la cellule est disposée une membrane filtrante 26, facilement interchangeable, qui divise la cellule en deux chambres. Au point le plus bas de la chambre inférieure se trouve une tubulure conique 27 (cône femelle), pour l'aspiration du filtrat, ou pour injecter de l'air comprimé ou un liquide de lavage.Lorsque la cellule se trouve en position d'aspiration ou d'injection, la partie conique 28 (cône mâle) du dispositif 4 est enfoncée dans la tubulure 27 sous la poussée du vérin 29 de sorte qu'il s'établit entre la cellule 3 et le dispositif 4 une liaison étanche au vide et aux pressions. Pour le guidage du dispositif, il est prévu un chariot 30. Dans une forme d'exécution plus élaborée, l'étanchéité entre les deux parties coniques est assurée par un joint annulaire 31, fait de préf é- rence d'une matière élastique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les dispositifs d'aspiration ou d'injection 4 sont conformés en distributeurs fourchés qui présentent plusieurs extrémités coniques 28, ce qui permet de rassembler plusieurs cellules en un même groupe fonctionnel. La figure 3 en montre, à titre d'exemple, une forme d'exécution. Dans plus d'un cas, en raisonde la médiocre aptitude à la filtration du produit à filtrer, l'aspiration au moyen d'une pompe à vide n'est pas suffisante. Suivant une autre caractéristique de l'installation selon l'invention, il est prévu un dispositif supplémentaire qui permet de soumettre les cellules à une pression ou simultanément à une dépression et à une pression. A cet effet, les cellules présentent à leur partie supérieure ouverte un rebord 32 qui constitue une face d'appui pour un joint d'étanchéité 33 monté sur la face inférieure d'un couvercle 34 au centre duquel est raccordée une conduite d'amenée 35; Pendant la phase "filtration sous pression" du cycle de travail, le couvercle est appliqué contre le rebord de la cellule et on envoie un fluide comprimé par la conduite 35. Certaines particularités de procédés de filtrations exigent un rinçage intensif du gâteau après le poste "lavagefiltration 2". Un autre dispositif suppémentaire permet de tenir compte de cette nécessité. La figure 5 montre, en coupe verticale, une forme d'exécution de ce dispositif de rinçage du gâteau filtrant. Dans la cellule 3, après le séchage par aspiration, il reste sur la membrane 26 un gâteau filtrant 36. On enfonce dans la cellule un plateau 22 conformé en tête d'arrosage et muni à cet effet d'ajutages 38 qui pénètrent dans le gâteau. Le liquide arrivant par la conduite d'amenée 39 peut alors rincer de façon intensive et/ou tempérer le gâteau filtrant. La distribution de la surface filtrante entre une pluralité d'éléments filtrants, qui est une des caractéristiques des filtres à cellules, permet d'utiliser dans une même installation les membranes filtrantes les plus diverses, par exemple des plaques en céramique poreuse, des plaques en matière plastique poreuse, des grilles à fentes, des toiles filtrantes de toutes sortes, voire du papier-filtre. Comme on peut le voir, l'installation de filtration selon l'invention permet à l'ensemble du processus de se dérouler de façon continue bien que par avancements successifs, les opérations de déversement du produit à filtrer, de filtration, d'extraction ou de décolmatage et de nettoyage des filtres ayant lieu simultanément dans des postes de travail placés l'un à la suite de l'autre et en circuit fermé. En outre, pendant l'aspiration, le nettoyage etc..., il existe chaque fois une liaison parfaitement étanche entre le dispositif concerné et la cellule, sans que cela nuise au défilement de la bande transporteuse. Etn outre, la durée des diverses opérations est réglable et peut être éventuellement commandée électroniquement par programme. - REVENDICA2IONS 1. - Filtre à cellules, comportant une bande transporteuse, sans fin ou autre appareil de manutention continue similaire, qui porte les cellules filtrantes et peut, avec ces dernières, être soumis au moins par places, à une dépression, caractérisé en ce qu'il est prévu pour la bande sans fin un groupe moteur qui la fait défiler par avancements successifs correspondant au pas des cellules, et au moins un tuyau, pour l'aspiration, le nettoyage ou autre opération similaire, déplaçable dans une direction qui forme un angle avec celle du défilement de la bande et raccordable à chaque cellule de façon étanche au vide 2. - Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cellule présente, sous- la membrane filtrante, à son point le plus bas en position de fonctionnement, une tubulure comportant un cône femelle qui, pour le soutirage du filtrat ou le -nettoyage des filtres, est raccordable à un tuyau mobile par emboîtement avec un cône mâle correspondant que présente ce dernier, l'un au moins des cônes étant muni d'un joint d'étanchéité annulaire fait d'une matière élastique. 3. - Filtre selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le tuyau mobile est conformé, à son extrémité tournée vers les cellules, en distributeur fourché comportant plusieurs raccords pour les cellules, l'écartement entre les raccords du distributeur étant égal au pas des cellulespour permettre de raccorder le tuyau simultanément à plusieurs cellules. 4. - Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que plusieurs tuyaux mobiles sont conformés en distributeurs fourchés pour permettre d'effectuer simultanément plusieurs opérations différentes dans des postes de travail placés l'un à la suite de l'autre dans le sens de défilement de la bande transporteuse sans fin. 5. - Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les cellules présentent à leur bord supérieur une face d'étanchéité pour le raccordement étanche d'une conduite d'amenée de gaz de rinçage, vapeurs ou autres fluides gazeux sous pression, déplaçable dans une direction qui forme un angle avec celle du défilement de la bande transporteuse, et munie de préférence d'u#oeuvercle apte à être appliqué contre la face d'étanchéité pour assurer la liaison étanche. 6. - Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que dans un ou plusieurs postes de travail le long de la bande transporteuse, il est prévu des dispositifs auxiliaires sous la forme de têtes d'arrosage pour rincer le gâteau filtrant avec la vapeur d'eau ou un liquide, ou pour le tempérer. 7. - Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans au moins un poste de travail, le long de la bande transporteuse, il est prévu un dispositif pour l'éjection forcée du gâteau filtrant, en particulier sous la forme d'un vibrateurO 8. - Filtre selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour l'éjection forcée du gâteau filtrant, il est prévu un tuyau d'amenée pour une injection brusque d'air ou autre gaz comprimé, #déplaçable dans une direction formant un angle avec celle du défilement de la bande transporteuse, et raccordable à la tubulure conique des cellules. 90 -Filtre selon l'une quelconque des revendications a à 8, caractérisé en ce que la tubulure de raccordement avec le tuyau d'aspiration ou de rinçage est placée au point le plus bas d'une des parois latérales des cellules. 10. - Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, earactérisé en ce qu'il est prévu pour le déroulement continu, bien que par avancements successifs, du processus de filtration, les opérations de déversement du produit à filtrer, de filtration proprement dite, d'extraction ou de décolmatage et de nettoyage des filtres ayant lieu simultanément dans des postes de travail placés l'un à la suite de l'autre. Il. - Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la durée des diverses opérations est réglable et commandée électroniquement par programme.