Brevet FR2374936A1 — publié le 19780721

la présente invention concerne les bougies filtrantes cylindriques et verticales destinées à la filtration des fluides pour les filtrations du type 11rr#filtration11 (Strainer)-. la présente invention concerne également les supports poreux cylindriques et verticaux destinés a être recouverts de poudre filtrante dans les cas de filtration de liquides par enduisnge, (Precoat). La présente invention concerne aussi le procédé de nettoyage des supports poreux. A) Type Préfiltration. Bougies filtrantes réalisées à partir d'un ressort helicoidal étiré ou non,de telle sorte que l'entre-spires corresponde au seuil de filtration désiré pour une filtration de l'extérieur vers l'intérieur de la bougie. (fig.I,fig.2,fig.3,fig.4). B) Type Filtration par Enduisage. Supports poreux cylindriques et verticaux pour bougies filtrantes enduites de poudre filtrante,réalisés en étirant ou non un ressort hélicoldal,pour une filtration de l'extérieur vers l'intérieur de la bougie. (fig.2,fig.3). l'invention peut être utilisée pour les "Préfiltrations" dans une gamme de seuils de filtration s'étendant de 25 microns à I500 microns principalement. L'invention-peut être utilisée pour les filtrations des liquides par enduisage de poudre filtrante dans une gamme de filtration correspondant à la gamme des poudres filtrantes disponibles sur le marché: 0,5 à 80 microns pratiquement. Dans les filtres du type Préfiltre,on oblige un fluide à traverser une paroi percée de trous ou ae fentes calibrés afin d'avoir un seuil de filtration déterminé. Dans les filtres à liquide type à Enduisage (ou Precoat),on dépose une poudre filtrante sur un support poreux:le liquide brut traversant la couche de poudre qu'il plaque par sa pression de passage sur le support poreux,se filtre en traversant cette couche de poudre. A l'heure actuelle les dispos#itifs Préfiltre connus sont notamment Bougies constituées par un empilage d'anneaux enfilés sur une tige cannelée.Ch#aque anneau comporte une face lisse et une face portant des bossages de hauteur égale.ia face lisse d'un anneau repose sur la face à bossages de l'anneau suivant : Il y a ainsi entre 2 anneaux une fente de la hauteur des bossages. Toiles métalliques ou autres fixées sur une armature convenable. Tubes ou tales perforés. Enroulements à spires jointives sur une armature de fil portant des bossages à intervalle déterminé les deux fils sont en fait écartés de la hauteur des bossages. Cartouches faites d'anneaux parallèles soudés sur une armature convenable. Cartouches faites de profils ayant une section en forme de lame de couteau et placés les uns au dessus des autres pour qu'entre 2 profils il y ait une fente correspondant au seuil de filtration. Grilles genre grilles d'égout avec des barreaux séparés par la valeur du seuil de filtration. A l'heure actuelle les dispositifs à-#duisa#e connus pour les supports poreux sont notamment Toiles en différents matériaux(Coton,fibres synthétiques,toiles métalliques). EXpillage de rondelles séparées par un intervalle. Métal fritté. Fil avec bossage,enroulé en spirale sur une armature. Cartouches métalliques percées de fentes fines. Gaines cylindriques de tissu supportées par une armature (Tubes percés,doigts en treilli métallique etc..). Dans le dispositif type Prefiltration l'invention permet La réalisation d'éléments filtrants bon marché à partir de ressorts hélicoidaux. ta réalisation d'éléments filtrants nettoyés à 100% lors de la chasse de nettoyage à contre-courant amenée par l'intérieur de la bougie-ressort,ce qui permet notamment l'utilisation automatique 24h/24 pendant plusieurs mois sans arrêt d'entretien. Dans le type à enduisage,le dispositif suivant l'invention permet de réaliser des supports poreux cylindriques de filtration de liquides par enduisage en utilisant des ressorts hélicoS- daux métalliques qui supportent des températures supérieures à celles supportées par les fibres synthetiques et qui sont moins chers que les supports poreux cylindriques habituels nettoyables par contre-courant brutal. En filtration type Préfiltration le ressort hélicoïdal vertical peut etre utilisé de 3 manières différentes I) Pour un flot turbulant le ressort dont l'entre-spires correspond au seuil de filtration désiré est rendu rigide par une armature appropriée : Par exemple,à l'aide d'un plat mis à l'intérieur de la bougie-ressort selon son axe et de largeur égale au diamètre intérieur de la bougie,le tout soudé de manière convenable (Résines).(fig.I). 2) Pour un flot laminaire. I er cas te ressort hélicoidal d'axe vertical est souple,maintenu seulement par ses 2 extrêmités entre lesquelles il est étiré pour obtenir un entre-spires égal au seuil de filtration. Citons à titre d'exemple non limitatif 2 montages,celui de la figure 2 et celui de la figure 3 Dans la figure 2,le ressort 2 est vissé a sa partie supérieure et par son diamètre extérieur dans un trou taraudé dans la plaque de division 3.I1 est tendu par une tige I Située dans l'axe du ressort.Cette tige dont le diamètre est réduit sur une certaine longueur à sa partie inférieure coulisse dans un trou percé dans un morceau de tige -filetée 6 servant de bouchon à la partie inférieure du tube formé par-le diamètre intérieur du ressort.Cette tige I est fixée à sa partie supérieure dans un disque 7.Une vis 8 vissée dans la plaque de division 5 pousse le disque 7 qui porte le faisceau de tiges I.tors du nettoyage à contre-#courant provoqué par une chûte de pression dans le corps de filtre à l'ouverture de la vanne de purge,l'air comprimé emprisonné dans la tête se détend,chasse à contre-courant dans l'intérieur des supports poreux le liquide filtré accumulé dans la te te le liquide pousse vers le bas pendant un instant le bouchon 6 qui coulisse sur la partie rétrécie de la tige I avant de revenir à sa position initiale. Dans la figure 3,le ressort 6 est vissé à sa partie supérieure dans une douille taraudée I coulissant par son diamètre extérieur dans la plaque de division5 le ressort est fermé à sa partie inférieure par un morceau de tige filetée 4 vissé selon le diamètre intérieur du ressort.Tous ces bouchons 4 en tige filetée sont soudés sur un étrier 3 en plats dont la face est disposée verticalement.les ressorts sont tendus par l'étrier poussé par une tige 2 vissée sur la plaque de division.Cette tige 2 est rétrécie à sa partie inférieure sur une certaine hauteur afin de coulisser dans une douille de guidage faisant partie de l'étrier.lors du nettoyage à contre- courant,l1étrier poussé par les bouchons 4 qui ont reçu le choc de la poussée du fluide, descend un instant,coulisse sur la partie rétrécie de la tige 2 et revient à sa place. 3) Pour un flot laminaire. 2 ème cas (fig.4). le ressort I est souple,-vertical,à spires jointives,fermé à sa partie inférieure par un bouchon 2 entige filetée et fixé uniquement par sa partie supérieure vissée dans un trou taraudé dans la plaque de division 5 pincée entre le corps et la tête du fîltre.Le ressort n1 est donc tenu qu'en un seul endroit,à sa partie supérieure. Théoriquement,entre 2 spires jointives bien réalisées,il n'y a pas de passage.En fait,si l'on regarde le fil au microscope,on se rend compte que c'est un cylindre de surface inégale : Entre 2 spires consécutives on aperçoit une fente très irrégulière mais qui se situe pour un fil de diamètre Imm par exemple dans une fourchette de +25 microns. Dans un flot aussi laminaire que possible,la bougie ondule légèrement. lors du nettoyage par contre-courant,la pression pousse brusquement le bouchon qui étire un instant la bougie puis revient en place.les impuretés coincées entre les spires ou plaquées à la surface de la bougie sont parfaitement éliminées. A noter dans les 3 montages ci-dessus une particularité inédite Sous l'effet de la chasse brutale de nettoyage à contre courant, une onde de choc se propage le long du ressort.Tous les entrespires sont parcourus et écartés un instant l'un après l'autre. les impuretés coincées entre 2 spires plus celles déposées à la surface de la bougie sont débloquées et précipitées à la vidange. le nettoyage est effectif à IOO%o. la présente invention concerne également le procédé de nettoyage par une onde de choc à contre-courant. Cette onde de choc est provoquée de la façon suivante : (fig.5) Ia tête du filtre est aménagée de telle sorte que lorsque la nappe de liquide filtré y atteint le niveau supérieur de la tubulure de sortie,l'air qui se trouve dans la tête au dessus de cette nappe soit emprisonné .I1 est à la pression générale du circuit.Si on installe dans le corps du filtre un orifice de purge de section au moins égale à la somme des sections de la tubulure d'entrée plus de la tubulure de sortie,il suffit d'ou vrîr la vanne de cet orifice pour provoquer une chasse de nettoy age à-contre-courant,donc sans avoir à fermer d'abord la vanne de sortie puis la vanne d'entrée. Si on veut alimenter le circuit de liquide filtré en continu, il suffit de faire suivre le filtre d'un clapet anti-retour qui s'ouvre dans le sens du circuit,-puis d'un hydropliore,(fig.5). Dans l'hydrophore il y a donc lorsque le filtre est en filtra tion,du liquide filtré plus de l'air comprimé à la pression du circuit.lorsque la chûte de pression,provoquée par la-purge dans le filtre ferme le clapet,l'hydrophore alimente le circuit fil -tré en aval pendant les quelques secondes de cette purge. Pour une télécommande du système en continu,il ne faut ainsi qu une seule vanne télécommandée contrôlée par un pressostat diffé rentiel branché entre les pressions amont et aval du filtre. En filtration type à Enduisage,le ressort hélîcoidal d'axe verti cal,souple,maintenu par ses 2 extremités entre lesquelles il est étiré a un entre-spires allant de 30 à-80 microns selon la granu lométrie de la poudre filtrante. Le montage est le même que pour la figure 2 du type Préfiltration. - (exemple non limitatif de montage.) Essais faits. A) Filtration type Préfiltration. Gitons à titre d'exemple non limitatif > ougies rigides. Un filtre a été réalisé en bougies ressort rigides en fil > 2, # extérieur du ressort 27,sur un circuit fermé d'eau de slabbing. L'eau était chargée en battitures de fer à raison #de T00 à 200mg/ litre.le filtre fonctionnait pendant les essais à une pression de r4 bars avec un seul nettoyage #de 30" par jour.Après 24 heures la perte de charge était de 0,3 bars contre 0,1 bar après la purge. 2)Bougies souples à entre-spires étirés. 2filtres pour un fonctionnement absolument continu ont été essay- és sur l'eau en-circuit ferméune tour d'extinction de cockerie. 3) Bougies souples à spires jointives tenues à leur extremité supérieure seulement. l'eau chargée de battitures de fer de granulométrie hétérogène allant de 25 microns à 3 mm et pour une charge dans l'eau de 200 mg/l. était filtrée sur ces bougies-ressort # extérieur 10, fil I et amenée sur des bourrages de pompe. Nota concernant les filtres de la série "Préfiltre" Il a été constaté pendant les essais que le gaz comprimé dans la têee du filtre et qui est utilisé pour le lavage à contre-courant se trouvait peu à peu entrains par le liquide de passage dans la tête du filtre.Cette perte en gaz comprimé doit être compensée par un appoint. A titre d'exemple non limitatif,indiquons le type d t appoint suivant: Un contacteur I type "Poire" descend dans l'hydrophore et maintient le niveau en A.Si le niveau du liquide est trop élevé,l'axe de la poire I se met à l'horizontale et commande l'ouverture de l'électrovanne 2 qui amène en B de l'air ou du gaz comprimé à une pression supérieure à celle du circuit. B) Filtration type à enduisage. Des essais ont été faits avec de nombreuses poudres filtrantes, à différentes températures,afin de vérifier le dépôt correct de la poudre sur des ressorts hélicoidaux métalliques.Des essais ont été faits également pour vérifier le comportement de la précouche de poudre filtrante en milieu dont la température varie. le support peut être stérilisé à la vapeur ce qui le rend utilisable pour la filtration de la bière par exemple. C.) Intérêt de l'invention. les ressorts sont une fabrication classique de l'industrie.leur prix de revient est très bas comparé à celui des éléments filtrants non interchangeables actuellement sur le marché. Les bougies-ressort ont pu résoudre des problèmes (Cas des tours ~d'extinction de cokerie exposé ci-dessus) que d'autres filtres n'ont pu résoudre. les ressorts permettent de réaliser des bougies cylindriques de très petit diamètre ( #2,5 mm par exemple pour une longueur de -IOOOmm) ce qui permet de loger dans un diamètre donné de corps de filtre cylindrique et vertical un très grand nombre de bougies correspondant à une très grande section filtrante. REVENDICATIONS I) Elément de filtration pouvant.etre utilisé en "Préfiltration" ou en filtration d'"Enduisage#",caractérisé par le fait qu'il est réalisé à partir d'un ressort hélicoidal. 2) Elément de filtration selon la revendication I,caractérisé par le fait que l'axe du ressort est vertical,le tube formé par le diamètre intérieur du ressort étant ouvert à sa partie supérieure fixée et débouchant sur la plaque de division du filtre,la partie inférieure de ce tube étant bouchée. 3) Elément de filtration selon la revendication 2,caractérisé - par le fait que son utilisation en préfiltration dans un flot turbulant oblige à le rendre rigide par une armature appropriéeS l'entre-spires correspondant au seuil de filtration désiré. 4) Elément de filtration selon la revendication 2,caractérisé par le fait,pour une utilisation en préfiltration,que le ressort est souple,maintenu#par ses 2 extrémités entre lesquelles il est étiré pour obtenir un entre-spires égal au seuil de filtration. 5) Elément de filtration selon la revendication 2,caractérisé par le fait que pour son utilisation en préfiltration,le ressort est souple,tenu seulement par sa partie supérieure et à spires jointives. 6) Elément de filtration selon la revendication 2,caractérisé par le fait que pour son utilisation en filtration d'enduisage,le ressort est souple,maintenu par ses 2 extrêmités entre lesquelles il est étiré pour obtenir un entre-spires susceptible de retenir la poudre filtrante. 7) Procédé de nettoyage d'un filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé par le fait qu'il consiste à envoyer une onde de choc# dans les spires pour les faire s'écarter. 8) Procédé selon 7 caractérisé par le fait que l'onde de choc due à ce que l'air comprimé dans la tête du filtre se détend à contrecourant, chassant par le canal formé par le diamètre intérieur des ressorts le liquide filtré accumulé dans la tête peut etre provoquée par la simple ouverture de la tubulure de purge qui doit alors avoir une section au moins égale à la somme des sections de la tubulure d'entrée plus de la tubulure de sortie. 9) Procédé selon 7 et 8,caractérisé par le fait que le circuit filtré continue à être alimenté pendant la purge du filtre par un hydrophore placé en aval du filtre et séparé de celui-ci par un clapet anti-retour ouvrant dans le sens filtre-hydrophore. IO) Procédé selon 7 et 8,caractérisé par le fait que le gaz ou l'air emprisonné dans la tête du filtre et qui est utilisé pour le lavage à contre-courant,se trouvant peu à peu entrainé par le liquide de passage dans la tête du filtre,un appoint de gaz ou d'air est fait dans la tête du filtre pour compenser cette perte.