Brevet FR2475935A1 — publié le 19810821

La présente invention concerne un procédé d'élimination de particules du milieu filtrant d'un séparateur magnétique en présence d'un champ magnétique. Le procédé de séparation magnétique,selon lequel des particules plus magnétiques sont séparées de particules moins magnétiques contenues dans un milieu fluide qui est soumis à un champ magnétique, est connu en soi et est employé, par exemple, pour des applications très étendues telles que l'élimination d'impuretés de kaolin et de minerais métalliques. La matière constitutive du milieu filtrante peut être, par exemple, de la paille de fer et on le place dans un champ magnétique intense; la différence de propriétés magnétiques des particules a pour conséquence que, en fonction de l'intensité du champ, de la vitesse, de la viscosité et de la température du fluide, certaines sont emprisonnées dans le milieu filtrant tandis que d'autres ne le sont pas. Ce procédé est décrit, par exemple, dans l'ouvrage "IEEE Transaction on Magnetios", Vd Mag-12, n1 5, Sept. 1976 et dans les brevets américains nO 3 887 457 et 3 988 240. Lorsqu'il s'agit de circuits magnétiques normaux, qui dissipent plusieurs MW, la production d'une intensité de champ magnétique allant jusqu'à 2T dans un volume restreint, est possible. Toutefois, pour certaines applications, telles que l'élimination d'impuretés du kaolin, ou des minerais métalliques et l'élimination d'escarbilles, il faut une intensité de champ très élevée et on fait appel, dans ces cas, à des aimants supraconducteurs dont le circuit magnétique est refroidi par de l'hélium liquide. Il est évident que, après un certain temps, le milieu filtrant devient saturé de particules emprisonnées et doit être nettoyé. Toutefois, la structure des séparateurs magnétiques connus, notamment le circuit magnétique de ceux-ci, rend difficile le démontage du milieu filtrant et son remplacement par un milieu filtrant neuf en présence du champ magnétique. Lorsqu'on utilise un électro-aimant d'intensité élevée, tel qu'un aimant supraconducteur, la mise hors tension de cet aimant, suivie par le nettoyage du milieu filtrant, pose dans la pratique de nombreux problèmes. L'opération prend beaucoup de temps lors de la mise hors tension d'un aimant supraconducteur, une quantité importante de l'hélium est transformée par évaporation et il faut une quantité importante d'énergie pour retransformer cet hélium gazeux à l'état liquide. L'invention vise à apporter une solution du problème évoqué ci-dessus. L'invention se base sur la constatation qu'il est possible d'annuler temporairement les propriétés séparatrices et filtrantes du milieu filtrant, qui résultent des propriétés ferromagnétiques de celui-ci, en portant la température du milieu filtrant à une valeur supérieure au point de Curie. Ainsi, le filtre peut être nettoyé à l'aide d'un fluide-de lavage en présence du champ magnétique. Conformément à l'invention, le procédé consiste à faire traverser, par un fluide de lavage, le milieu filtrant qui est porté à une température supérieure au point de Curie de la matière constitutive du milieu filtrant. Le milieu filtrant peut être chauffé en utilisant un fluide de lavage préchauffé qui chauffe le miliéu par transfert de calories, mais on peut également chauffer le milieu par application directe de chaleur. Le chauffage du milieu filtrant peut également -tre réalisé en faisant en sorte qu'un courant la traverse et la séparation des particules emprisonnées dans le milieu filtrant peut être facilitée par la mise en vibration du milieu filtrant lors du passage du fluide de lavage. Pour ce faire, on fait traverser le milieu filtrant par un courant alternatif dans un sens tel qu'il se crée une composante de flux perpendiculaire au sens du champ magnétique. L'invention a également pour objet un séparateur magnétique comprenant un aimant, une entrée de la matière à filtrer, une sortie de la matière traitée et un milieu filtrant disposé entre l'entrée et la sortie, milieu que traverse la matière à filtrer, ledit séparateur comprenant en outre une source de fluide de lavage associée à un dispositif chauffant pour chauffer ce fluide pour que le milieu filtrant soit porté à une température supérieure au point de Curie de la matière constituant le filtre, par transfert de calories du fluide au milieu. En outre, l'invention a pour objet un séparateur comprenant un aimant, une entrée de la matière à filtrer, une sortie de la matière traitée et un milieu filtrant,disposé entre l'entrée et la sortie, que traverse la matière à filtrer, séparateur comprenant en outre une source de fluide de lavage et un dispositif chauffant destiné à chauffer directement le milieu filtrant pour le porter à une température supérieure àu point de Curie de la matière constitutive du milieu filtrant. L'invention a également pour objet un séparateur comprenant un aimant, une entrée de la matière à filtrer, une sortie de la matière traitée et un milieu filtrant,disposé entre l'entrée et la sortie, que traverse la matière à filtrer, le séparateur comprenant en outre une source de fluide de lavage et des bornes électriques reliées au milieu filtrant et à une source de courant de façon à pouvoir faire traverser le milieu filtrant par un courant électrique. De préférence, le courant de chauffage est un courant alternatif dont la fréquence est adaptée à la structure géométrique et à l'impédance des filaments du milieu filtrant. Selon un mode de réalisation préféré, le milieu filtrant est divisé en un certain nombre de section individuelles qui peuvent être connectées en série ou en parallèle pour adapter la résistance de celles-ci à la résistance interne de la source de courant. La matière constitutive du milieu filtrant peut être de l'acier inoxydable, du nickel, du cobalt ou du gadolinium. Bien qu'il soit possible de fournir le fluide de lavage à partir d'une source séparée, il est préférable que la source de ce fluide soit associée à la source de matière à filtrer. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un séparateur magnétique modifié en vue de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue schématique d'un second mode de réalisation - la figure 3a représente de manière schématique un premier mode de réalisation d'un séparateur, modifié pour permettre de le faire traverser par un courant électrique; - la figure 3b représente un second mode de réalisation d'un tel milieu filtrant; - la figure 4a représente de manière schématique un autre mode de réalisation d'un milieu filtrant - la figure 4b représente de manière schématique un autre mode de réalisation de ce milieu; - la figure 4c représente de manière schématique un mode de réalisation d'un milieu filtrant destiné à être raccordé à une source de courant alternatif. Sur la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne un dispositif séparateur magnétique du genre de ceux connus qui comprennent un électro- aimant 2, qui crée un champ magnétique intense dans le milieu filtrant 3. Celui-ci peut être en acier (inoxydable), nickel, cobalt ou gadolinium.i Le fluide contenant les particules devant être éliminées par filtration, ainsi que des particules non magnétiques, arrive dans le séparateur 1 par le conduit 4, la vanne 5 et l'entrée 6 du filtre. Dans le milieu filtrant 3, les particules magnétiques sont emprisonnées et le fluide contenant les particules non magnétiques, qui ont traversé le milieu filtrant 3, est évacué par la sortie 7, la vanne 8 et le conduit d'évacuation 9. - Après un long service, le milieu filtrant estplus ou moins saturé de particules emprisonnées, qui doivent être éliminées. Conformément à l'invention ce procédé s'effectue en présence d'un champ magnétique, de sorte qu'il n'y a pas lieu de couper le courant alimentant l'électroaimant 2. A cette fin, on ferme la vanne 5 et on envoie, dans le conduit d'admission, un fluide de lavage (qui peut être le même fluide que celui servant à transporter- les particules à éliminer, mais qui peut bien être un autre fluide), ce fluide étant chauffé à l'aide d'un brûleur,indiqué schématiquement en 12,ou par un élément chauffant 13 pour le porter à une température élevée telle que, lorsque le fluide chauffé traverse le milieu filtrant 3(et est évacué par la sortie 7, la vanne 14 et le conduit 15), la matière constitutive du milieu filtrant est portée à une température supérieure au point de Curie de celle-ci. Comme cela est bien connu, les températures supérieures au point de Curie font que la matière constitutive du milieu filtrant ne possède plus de propriétés magnétiques de sorte que les particules, qui y sont emprisonnées, sont libérées, entralnées par le fluide de lavage et évacuées par le conduit 15. Une fois le milieu filtrant nettoyé, on coupe l'alimentation du brûleur 12 et/ou de l'élément chauffant 13, on ferme les vannes Il et 14 et on ouvre les vannes 5 et 8 pour permettre un nouveau cycle de filtration. La figure 2 représente un mode de réalisation, dans lequel les éléments ayant la même fonction et la même structure que ceux représentés sur la figure 1, sont indiqués par les mêmes chiffres de référence auxquels on a ajouté un "a". Selon ce mode de réalisation,- un séparateur 16 comprend un aimant permanent 17; le milieu filtrant est chauffé d'une autre manière que l'on peut également utiliser pour le mode de réalisation selon la figure 1. Dans ce mode de réalisation, le milieu filtrant peut être porté à une température supérieure au point de Curie à l'aide d'un brûleur 18 disposé à l'intérieur de l'enveloppe du filtre 16. Le nettoyage du filtre s'effectue de la même manière que celle décrite en regard de la figure 1. On peut aussi chauffer le milieu filtrant en le faisant traverser par un courant électrique. On peut utiliser un courant continu ou un courant alternatif. Les figures 3a et 3b représentent de manière schématique la structure d'un milieu filtrant qui peut être chauffé par un courant électrique. La figure 3a est une vue de dessus et la figure 3b une vue latérale d'un tel milieu. La matière constitutive du filtre 19, par exemple de la paille de fer, est disposée entre un certain nombre d'électrodes en forme de plaque 20 23. La figure 3b montre comment les sections 19a, 19b, 19c du milieu filtrant sont connectées électriquement en série par les électrodes 20 et 22. Les électrodes 21 et 23 sont raccordées à la source de courant 25 par l'intermédiaire de l'interrupteur 24. Lorsque le filtre fonctionne normalement, l'interrupteur 24 est ouvert et aucun courant ne circule dans les milieux 19a, 19B et 19e qui ne sont par conséquent pas chauffés. Lorsqu'on ferme l'interrupteur 24, un courant de chauffage circule dans les trois milieux filtrants 19a, 19b, 19c montés en série qui sont ainsi portés à une température supérieure au point de Curie. La figure 4a représente schématiquement la structure d'un milieu filtrant 26 en une matière 29 situé entre les électrodes 27 et 28 qui sont constituées de filaments minces. La figure 4b représente une structure dans laquelle le milieu filtrant 30 se compose de rubans 31 tendus entre les électrodes 32 et 33. La figure 4c représente le circuit série des trois sections 34a, 34b, 34c, les électrodes 35, 36, 37 et 38 servant à conduire le courant, l'ensemble étant raccordé à une source de courant alternatif 40 par l'interrup- teur 39. Grâce à l'interrupteur 41, les sections 34b et 34c peuvent être reliées en parallèle pour permettre d'adapter l'impédance totale de la combinaison des milieux filtrants à la résistance interne de la source de courant 40. L'emploi d'un courant alternatif permet non seulement de chauffer les sections 34a, 34b, 34e mais aussi d'assurer la mise en vibration de la matière constitutive du filtre par suite des forces électromagnétiques agissant sur cette matière; l'amplitude et la fréquence des vibrations seront fonction de l'intensité du courant traversant le filtre et de la fréquence du courant alternatif, respectivement. Ces vibrations ont pour conséquence un nettoyage plus efficace du filtre. REVENDICATIONS 1. Procédé d'élimination de particules du milieu filtrant d'un séparateur magnétique en présence d'un champ magnétique, caractérisé en ce qu'on fait en sorte qu'un fluide de lavage traverse le milieu filtrant (3) qui est porté à une température supérieure au point de Curie de la matière constitutive du milieu filtrant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage de la matière constitutive du milieu filtrant (3) est réalisé à l'aide d'un fluide de lavage préchauffé. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage de la matière constitutive du milieu filtrant (3) est réalisé par application directe de la chaleur à celui-ci. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chauffage de la matière constitutive du milieu filtrant (3) est réalisé en faisant traverser celui-ci par un courant électrique. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le milieu filtrant (3) est mis en vibration en m9me temps qu'il est traversé par le fluide de lavage. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le milieu filtrant (3) est mis en vibration en le faisant traverser par un courant alternatif. 7. Séparateur magnétique comprenant un aimant, une entrée (6) de la matière à filtrer, une sortie (7) de la matière traitée et un milieu filtrant (3),disposé entre l'entrée et la sortie, que traverse la matière à filtrer, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source de fluide de lavage associé à un dispositif chauffant (12) permettant de chauffer le fluide de lavage en vue de porter le milieu filtrant (3), par transfert de calories du fluide au milieu filtrant, à une température supérieure au point de Curie de la matière constitutive du filtre (3). 8. Séparateur magnétique, comprenant un aimant, une entrée (6) de la matière à filtrer, une sortie (7) de la matière filtrée et un milieu filtrant, (3) disposé entre l'entrée et la sortie, que traverse la matière à filtrer, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source de fluide de lavage et un dispositif chauffant (18) destiné à chauffer directement le milieu filtrant(3) pour le porter à une température supérieure au point de Curie de la matière consti- tutive du milieu filtrant. 9. Séparateur magnétique comprenant un aimant, une entrée de la matière à filtrer (6), une sortie (7) de la matière filtrée et un milieu filtrant (3), disposé entre l'entrée et la sortie, que traverse la matière à filtrer, carac- térisé en ce qu'il comprend en outre une source de fluide de lavage et des bornes électriques (21,23) raccordées au milieu filtrant (3) et à une source de courant (25) en vue de faire traverser le milieu filtrant par un courant électrique. 10. Séparateur magnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le courant de chauffage est un courant alternatif dont la fréquence est adaptée à la structure géométrique et à l'impédance des filaments du milieu filtrant (3). 11. Séparateur magnétique selon la revendication 10, caractérisé en ce que le milieu filtrant est divisé en sections individuelles (19a, 19b; 19c) destinées à être connectées en série et en parallèle pour adapter leur résis- tance à la résistance interne de la source de courant. 12. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, carac- térisé en ce que la matière constitutive du milieu filtrant (3) est choisie dans legroupe de matières comprenant l'acier inoxydable, le nickel, le cobalt et le gadolinium. 13. Séparateur magnétique selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que la source de fluide de lavage est associée à la source de matière à filtrer.