Brevet FR2488528A1 — publié le 19820219

La présente invention concerne un nouveau filtre centrifuge capable de séparer les particules solides d'une boue liquide en projetant la boue contenant le liquide, par exemple des produits chimiques etc.., dans un tambour de filtrage dont id paroi circonférentielle est constituée par une surface de filtrage, ladite paroi étant entraînée en rotation à faible vitesse autour d'un axe central, tout en étant entraînée à grande vitesse autour d'un axe horizontal disposé dans le plan du fond de ce filtre. Pour séparer les particules solides de boues contenant des liquides, on utilise généralement des filtres presses qui comportent une série de filtre; groupés entre eux, qui posent des problèmes de fabrication, qui ont un encombrement important et qui nécessitent un investissement initial élevé. C'est pour cette raison que l'on a développé différents types de filtres centrifuges susceptibles d'effectuer une filtration continue. Toutefois les problèmes rencontrés étaient tels que les investissements de base restaient cependant élevés et que l efficacité du filtrage n'était guère concluante. La présente invention se propose de pallier les inconvénients de l'art antérieur en réalisant un filtre centrifuge efficace et de construction économique. Dans ce but, le filtre centrifuge de la présente invention comporte un fond circulaire ou polygonal et est équipé d'un dispositif rotatif comportant un axe horizontal placé dans le plan du fond du filtre, de telle manière que ce dispositif rotatif puisse tourner à grande vitesse autour de cet axe. Ce dispositif rotatif porte un tambour de filtrage, pourvu d'une ouverture supérieure plane, ce tambour étant équipé d'une surface de filtrage le long de sa paroi latérale, et étant agencé pour pouvoir tourner indépendamment de la ration à grande vitesse, de façon continue et intermittente à faible vitesse. Un conduit d'alimentation du liquide à filtrer est intégré au dispositif de rotation à grande vitesse ct est monté sur le fond du tambour de filtrage en coupant l'axe de rotation du dispositif de rotation à grande vitesse selon un angle droit. De cette manière, il est possible d'obtenir une ?filtration continue, des coûts de fonctionnement et un investissement initial réduits grâce à une construction simple. En outre l'efficacité de la filtration est accrue étant donné que cette filtration est effectuée sur une zone relativement importante dans laquelle elle est soumise à la force centrifuge. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une vue frontale partiellement en coupe illustrant une forme de réalisation préférée du filtre centrifuge selon l'invention, la figure 2 représente une vue en plan partiellement coupée du filtre centrifuge de la figure 1, et la figure 3 représente une vue en perspective de l'axe de rotation a grande vitesse utilisé dans le filtre centrifuge de cette in vention. En référence aux dessins, et notamment à la figure 3 représentant l'axe de rotation à grande vitesse, des segments tubulaires 2 et 3 sont raccordés de part et d'autre à une plaque centrale 7 et sont montés sur des supports ou paliers 4 au moyen des roulements à bille 6. Sur les deux faces de la plaque centrale 7 de cet arbre de rotation à grande vitesse, sont montés deux arbres 9, disposés perpendiculairement par rapport à l'axe de rotation à grande vitesse. Les deux arbres 9 fixes sont destinés à assurer le montage, par l'intermédiaire des roulements lls des tambours de filtrage 12 rotatifs, comportant des manchons proéminents 13, qui occupent une position centrale Tel que représent, le tambour de filtrage 12 comporte une ouverture supérieure plane découpée dans une surface semi-sphérique, et un fond 14 circulaire.Le fond 14 n'est pas nécessairement circulaire et pourrait également avoir une forme polygonale. La paroi pXriphérique 15 du tambour de filtrage 12 comporte un grand nombre d'ouvertures 16 percées au travers de cette pa roi, et une revêtement filtrant 17 interchangeable, et placé le long de la surface périphérique intérieure. A la base, le cambour de filtrage 12 est pourvu d'un grand pignon ou couronne dentée 18. Le filtre proprement dit 17 peut être remplacé par une grille à mailles très fines. A L'intérieur du tronçon tubulaire 2, du côté gauche de l'axe de rotation à grande vitesse 1, un second axe de rotation 19 est monté sur un palier 20 et porte à son extrémité un pignon conique 21, en prise avec le pignon ou la couronne dentée 18 solidaire de la base du tambour de filtrage.Le pignon conique 21 n'est pas influencé par le premier axe de rotation grâce à l'entaille rectangulaire 8 ménagée dans la plaque de base 7. Une poulie 22 est montée à l'extrémité gauche de l'axe de rotation à grande vitesse 1 et une pulie 23 est montée sur l'axe central 19 disposé à l'intErieur de l'axe de rotation à grande vitesse 1. Ces poulies sont respectivement couplées à deux poulies 26 et 27 montes sur l'arbre d'entraînement 25 d'un moteur 24. Par ailleurs, le tronçon tubulaire 3 disposé à l'extrémité droite de l'axe d'entraînement 1, comporte un tube d'amenée de liquide 28, destiné à injecter le liquide mélangé de particules solides à l'intérieur du tron çon tubulaire 3 auquel il est couplé par un joint d'étanchéité annulaire 29. Sur le dessus et le dessous des segments tubulaires 3, deux tuyaux 30 sont raccordés de façon à permettre l'injection du liquide à l'intérieur du tambour de filtrage, respectivement à l'avant et à l'arrière de l'axe A du tambour de filtrage 12, disposé de telle manière que le plan de la base 14 soit parallèle à l'axe de rotation de l'arbre 1. Le filtre centrifuge de la présente invention opère de la façon suivante. Premièrement le moteur d'entraînement 24 et le premier axe de rotation 1 sont entraînés à grande vitesse au moyen des poulies 26 et 22, et le second arbre rotatif 19 est entraîné en rotation par les poulies 27 et 23. Lorsque le liquide mélangé à des particules solides est constitué par une eau boueuse, le' nom- bre de rotations des deux axes sont respectivement de l'ordre de 100 tours/minute et de 88C tours/minute. Par conséquent les tambours de rotation 12 sont entraînés en rotation à grande vitesse selon une direction verticale et la force d'entraf- nement du second arbre rotatif 19 est transmise par le petit pignon d'entraf- nement conique 21 au grand pignon conique 18, de sorte que charque tambour de filtrage 12 est entraîné horizontalement dans des directions opposées à faible vitesse. Dans ces conditions, le rapport des vitesses de rotation dans les deux sens est de l'ordre de 100:10. D'autre part, le liquide mélangé à des particules solides traverse le conduit d'amenée 28 et les tuyaux 30 pour être injecté au niveau de la base A de ce tambour. Lorsque le dispositif de filtration est équipé de deux tambours 12 entraînés à grande vitesse selon une direction verticale, la force centrifuge agissant dans la zone inférieure est maximale puisque le rayon de la base A est le plus grand à ce niveau. Etant donné que les tambours sont disposés des deux côtés, la force centrifuge agit à droite et à gauche aux extrémités B et B'. C'est pourquoi la filtration centrifuge s'effectue autour de là paroi périphérique 15 uniquement sur la base A, et le filtrat est essentiellement évacué par la paroi filtrante de cette région. Dans cette zone, même si le tambour de filtrage 12 est tourné à l'envers, la masse filtrée ne tombe pas du fait qu'elle adhère à la surface intérieure de la paroi périphérique. D'autre part, du fait que les tambours de filtrage 12 sont en traînés horizontalement en rotation à faible vitesse, selon des directions opposées, la zone périphérique de la base A de chaque tambour 12 se déplace successivement vers l'extrémité B, B de la base de chaque tambour le long dudit premier axe de rotation 1. En conséquence, la masse filtrée qui s'accumule sur la surface intérieure de la paroi péripbrique de la base A, se déplace successivement vers les extrémités B,B', où les forces centrifuges engendrées par la rotation horizontale des tambours 12 sont faibles, de sorte que la nasse filtrée se décolle et tombe. En conséquence, le résidu de filtration qui adhère à la surface intérieure de la paroi périphérique du tambour de filtrage 12 est constamment évacué en une position différente par rapport au filtrat. Dans l'exemple de réalisation décrit, la base des tambours de filtrage 12 est circulaire. Toutefois, ce fond pourrait également avoir une for me polygonale régulière. Dans ce cas, il serait souhaitabla que les tambours de filtrage soient entraînés horizontalement par intermittence, le pas correspondans à une rotation d'un angle au centre d'un secteur polygonal de la base. En comparaison avec les filtres presses de même capacité, le coût initial est réduit d:environ 1/10e e"c l'efficacité de la filtration est accrue. L'analyse de résidu collecté après la filtration au moyen de filtres presses contient environ 45 à 50m d'eau, tandis que l'analyse des résidus filtrés au moyen du filtre selon 1' invention révèle approximativement un taux d'humidité résiduelle de l'ordre de 1C à 15. REVENDICATIONS 1. Filtre centrifuge caractérisé en ce qu'il comporte a) au moins un tambour de filtrage 12 comportant une ouverture supérieure plane, dont le fond A a une fome circulaire ou une forme de polygone régulier, et dont la paroi périphérique 15 est constituée par une surface filtran te, b) un dispositif rotatif 1 à grande vitesse comportant un axe horizontal, disposé dans le plan de la base A et solidaire du tambour de filtrage 12, et des moyens qui permettent de faire tourner de façon continue ou intermittente ie tambour de filtrage indopendamment de la rotation à grande vitesse, et c) un conduit d'amenée 28 du liquide, solidaire du dispositif rotatif 1 à grande vitesse, permettant d'injecter le liquide à filtrer sur la base A du tambour de filtrage 12 selon une direction qui coupe l'axe du dispositif de rotation à grande vitesse, sensiblement'selon un angle droit. 2. Filtre centrifuge selon la revendication 1, dans lequel le tambour de filtrage 12 est solidaire du dispositif rotatif 1 à grande vitesse. 3. Filtre centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le dispositif rotatif à grande vitesse comporte une plaque centrale 7, deux axes tubulaires 2 et 3 disposés dans le prolongement de la plaque centrale 7 et un arbre 9 monté perpendiculairement par rapport à la plaque centrale 7, et en ce que le tambour rotatif 12 est monté en rotation sur l'arbre 9. 4. Filtre centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les deux extrémités de l'arbre 1 de rotation à grande vitesse sont constitués par des tronçons tubulaires, en ce que l'un de ces tronçons contient un conduit d'amenée du liquide à filtrer, solidaire de l'arbre de rotation à grande vitesse, et en ce que l'autre extrémité du tambour rotatif porte un pignon d'entraînement conique, en prise avec un pignon ou une couronne dentée de dimensions supérieures, qui est constitué par ou solidaire de la base du tambour de filtration.