Brevet FR2489168A1 — publié le 19820305

FILTRE PERFECTIONNE La présente invention se rapporte à des dispositifs destines de préférence a la purification des gaz, et concerne plus précisément, des dispositifs de filtration désignés également ci après par filtres. Les dispositifs selon la présente invention trouvent un débouché dans les industries métallurgiques, cimentieres, chimiques, minières, alimentaires et autres, et sont notamment employés dans ces industries pour assurer la purification des gaz et l'épuration de l'air. Actuellement, on observe dans tous les pays une augmentation rapide des installations de production faisant usage de matières pulvérulentes, qui durant le processus de traitement donnent lieu à une pollution du milieu ambiant du fait des poussières. Pour épurer les gaz et les liquides, il faut disposer de filtres à rendement éleve, aisés à entretenir et à régénérer, peu chers et permettant d'obtenir une efficacité d'épuration élevée. Actuellement dans l'industrie sont utilisés des dispositifs de filtration de constructions très diverses. Ainsi on connait des dispositifs de filtration comprenant un corps, des manches filtrantes formées de matériaux tissés ou de fibres de laine disposées par rangées verticales et parallèlement aux parois du corps, un mécanisme de régénération et un collecteur de poussières. Le gaz à purifier passe à travers les paroi des manches, les poussières étant retenues par ces parois qui laissent passer le gaz pur (cf. par exemple, la demande de brevet français N0 2012540). Pour effectuer la régénération du filtre, on secoue les manches et insuffle de l'air comprimé. Les inconvénients des filtres de ce type résident dans leurs grandes dimensions, leur résistance elevée, leur régénération difficile et la courte durée de service des manches. Au cours de la regeneration, les manches s'usent en effet beaucoup, surtout dans leur partie inférieure, ce qui conduit à leur rupture et les rend inutilisables. On connaît des dispositifs de filtration (cf. par exempleg le certificat d'auteur d'invention de l'URSS NO 511962), comportant un corps cylindrique à l'intérieur duquel est disposée une grille à laquelle sont suspendues des fibres, et une chambre élastique fixée à la paroi intérieure du corps au niveau des fibres. Le gaz à purifier est amené sous pression dans la chambre élastique, et les fibres en se serrant forment une couche filtrante à travers laquelle passe le milieu à épurer. Pour effectuer la régénération des fibres, on diminue la pression dans la chambre élastique, ce qui provoque la libération des fibres, puis on les lave. L'inconvénient de ce type de dispositif de filtration réside dans la complexité des opérations de regeneration, dans le rendement faible, dans la résts- tance insuffisante de la chambre Glastiqu@D ainsi que dans la faible efficacité d'épuration qui est notamment due auglissement du milieu à épurer dans les plis qui se forment dans les parois de la chambre élastique. On connaît également un dispositif de filtration (cf. par exemple, le certificat d'auteur d'invention de 1"URUS% N 417145), comprenant deux disques entre les bords extérieurs desquels sont tendus les éléments fil iformes. amène entre les disques un milieu encrassé qui est épuré dans la couche des éléments filiformes tendus. Pour la régénération du filtre, on fait circu ler un fluide dans le sens inverse. L'inconvénient de ce filtre réside dans une épuration du liquide insuffi- sament efficace en raison du manque d'adhérence des éléments entre eux, et dans une trop grande consommation du liquide servant au lavage, ce dernier étant peu efficace. On connaît un filtre (cf. par exemple, le brevet de la République Fédérale allemande N0 1435296) > qui comporte un corps cylindrique muni d'un couvercle dans lequel est disposé un sac en un matériau poreux. A l'intérieur de ce sac se trouve une membrane élastique de forme cylindrique, qui est gonflée par un fluide sous pression, ce qui établit une pression dans le milieu à épurer introduit entre le sac et la membrane. Le milieu à épurer traverse les pores du sac, tandis que le dépôt reste sur les parois. Afin de réaliser la régénération, on soulève le couvercle et on sépare le dépôt de la surface du sac. L'inconvénient des filtres de ce dernier type consiste dans la complexité de la régénération et dans le faible volume du matériau filtrant, ce qui oblige à un fréquent nettoyage du sac. On connaît aussi un filtre (cf. par exemple, le certificat d'auteur d'invention de 1'URSS N0 323134) > comprenant un corps muni de tubulures d'amenée et d'évacuation du gaz, et d'une trémie se trouvant dans la partie-inférieure dudit corps. A l'intérieur de ce corps sont disposés un tube et des grilles perforer ayant la forme d'entonnoirs, qui sont pourvues d'un joint élastique disposé suivant leurs bords en contact avec le corps. Entre les grilles est placé un garnissage fibreux. Pour effectuer la régénération, on retire les grilles du corps et on débarasse le matériau fibreux du dépôt à la main ou par lavage. L'inconvénient de ce filtre réside dans son faible rendement, dans la nécessité de démonter le filtre pour le régénérer et pour remplacer le garnissage, et aussi dans une grande consommation en matériau filtrant en raison de la durée de service de ce dernier. La présente invention a pour objet l'élimination des inconvénients susmen tonnés. L'invention vise à la réalisation d'un filtre, permettant une augmentation de l'efficacité d'épuration d'un-grand volume du gaz avec un haut rendement d'épuration, une régénération commode et une bonne épuration du garnissage lors de cette régénération, avec de grands intervalles de temps entre régénérations successives grâce à une modification de la réalisation du garnissage filtrant. Selon l'invention, le filtre, comprenant un corps vertical muni de tubulures d'amenée et d'évacuation du gaz, un tube disposé coaxialement à l'intérie dudit corps et entoure de grilles perforées en forme d'entonnoir, un garnissage filtrant logé à l'intérieur de chaque paire de grilles perforées, et une trémie disposée dans la partie inférieure du corps, est caractérisé par des cloisons disposées entre chaque paire de grilles perforées et leur garnissage et divisan le corps en sections, des lumières inclinées étant ménagées dans ledit tube en regard de chaque section. Une telle forme de réalisation du filtre permet la purification de grands volumes de gaz avec une efficacité d'épuration élevée, ce qui est atteint par l'utilisation, comme couche filtrante, de matériaux fibreux ayant une grande surface de filtration, disposés en plusieurs étages. De plus, le filtre occupe une petite surface, grâce à l'augmentation de sa hauteur. De manière avantageuse, une tige est moulée à l'interieur du tube, coaxialement à ce dernier, de manière à pouvoir tourner et se déplacer axialement, cette tige étant munie,au niveau de chaque lumière inclinée,de bras, traversant ces lumières et sont reliés à la grille inférieure de chaque paire de grilles perforées, dans chacune des sections. On peut ainsi commander à la fois les processus de filtration et de régent ration grâce au fait que la tige est raccordée à toutes les grilles, le mécanisme de commande se trouvant en dehors du filtre. Le mouvement rotatif de la tige assure la disposition des fils du garnissage selon une même direction, ce qui permet d'éviter la formation de lacunes qui diminuent l'efficacité d'épuration du gaz. De préférence, on associe la tige disposée dans le tube à une source de vibrations, par exemple, un vibrateur, cette tige comportant une commande de déplacement vertical. Il est ainsi possible de régler le taux de compression du garnissage par déplacement vertical de la tige portant les grilles inférieures et de soumettre le garnissage à des vibrations durant la régénération par mise en action de la source de vibrations. On utilise avantageusement en tant que garnissage, des fils dont les extrêmités sont reliées à-des porte-fils fixés sur les grilles perforées en forme d'entonnoir. Une telle forme de réalisation permet de tendre tous les fils du garnissage par écartement des grilles d'une paire et de disposer lesdits fils par rangées entre lesquelles se forment des jeux ou espaces. Le dépôt est évacué à travers ces jeux au cours de la mise en vibration du garnissage. De manière avantageuse, on réalise les porte-fils sous forme d'anneaux concentriques disposés coaxialement par rapport au corps. Il est aussi possible de répartir uniformément tous les fils suivant la surface de filtration et d'éviter des manques d'étanchéité locaux réduisant l'ef ficacite de l'épuration. Dans le cas de filtres ayant des dimensions particulièrement importantes, on réalise avantageusement les porte-fils sous forme de plaques fixées radialement aux grilles en forme d'entonnoir. On obtient ainsi un accès facile aux rangées de fils pour leur inspection et leur réparation, à travers des fenêtres pratiquées dans les parois latérales du corps, ce qui est particulièrement important pour la construction de filtres de grand diamètre. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures correspondant a des exemples de réalisation donnés à titre non limitatif; la Figure 1 montre une coupe verticale du filtre (dans les deux sections supérieures est montrée une période de fonctionnement du filtre selon le régime de filtration, tandis que dans la section inférieure est montrée une période de fonctionnement selon le régime de régénération); la Figure 2 est une coupe verticale du tube central au niveau de la section médiane du mode de réalisation de la Figure 1; la Figure 3 représente une coupe verticale du tube central au niveau de lasection supérieure du mode de réalisation de la Figure 1; la Figure 4 représente une coupe radiale d'une partie de la grille perforée inférieure en forme d'entonnois;; la Figure 5 est une coupe du mode de réalisation de la Figure 1, dans le cas où les porte-fils sont réalisés sous la forme de plaques concentriques annulaires; la Figure 6 est une coupe analogue à celle de la Figure 5, mais dans laquelle les porte-fils sont réalisés sous la forme de plaques disposées radiale ment dans les grilles perforées en forme d'entonnoir. Le filtre selon l'invention, dans la forme de réalisation décrite et re présentée, comporte une virole verticale ou corps 1 (Figure 1), de forme cyli drique annulaire, munie d'une trémie 2 dans sa partie inférieure et d'un couvercle 3 dans sa partie supérieure, ainsi que de tubulures d'amenée 4. A l'intérieur de la virole verticale 1 est disposé coaxialement et suivant toute sa hauteur depuis le couvercle 3 jusqu'a la trémie 2, un tube 5 dont l'extrêmité supérieure est reliée aux tubulures d'amenée 4 et dont l'extrémité inferieure débouche dans la trémie 2. La virole verticale 1 est également munie de tubulures d'évacuation 6. Le tube 5 est fixé d'une manière rigide à la virole verticale 1 par des cloisons 7 inclinées ayant chacune la forme d'un entonnoir, réalisées à partir d'une plaque d'un matériau approprie (par exemple, d'une tôle d'acier). Les cloisons 7 en forme d'entonnoir sont disposées suivant la hauteur du corps vertical 1 de préférence à une même distance les unes des autres de façon que l'espace entre la virole verticale 1 et le tube 5 se trouve divisé en sections égales 8 dont les parois inférieures et supérieures sont formées par les cloisons 7 en forme d'entonnoir et les parois latérales intermédiaires par la partie de virole 1 et de tube 5 correspondantes. Dans la partie la plus basse de chaque section 8 est formée dans le tube 5 une ouverture 9 de forme annulaire reliant l'espace intérieur du tube 5 à l'espace intérieur de chaque section 8.Les ouvertures 9 peuvent être réalisées sans discontinuité sur toute la circonférence du tube 5 (comme montré sur la Figure 2) ou encore être asso ciées à des entretoises 10 (Figure 3), qui rendent plus rigides les tubes 5. De chaque ouverture 9 partent vers le haut des lumières inclinées 11 (Figure ] 2, 3) pratiquées dans le corps du tube 5 et ayant toutes la même inclinaison par rapport à la génératrice du tube 5. Toutes les lumières 11 sont inclinées dans la même direction. A l'intérieur de chaque section 8 (Figure 1) sont disposées des grilles inclinées supérieures et inférieures 12 et 13 formant des entonnoirs, dont les dimensions sont choisies de façon que chacune d'elles glisse par un de se bords sur la paroi intérieure de la virole 1 et par son autre bord, sur la paroi extérieure du tube 5, Chacune des grilles perforées 12, 13 comprend des bagues 14 (Figure 4, 5) realisees, par exemple9 sous forme de tubes annulaires coaxiaux sur lesquels sont fixés des peignes 15 présentant des encoches 16 (Figure 4) dans lesquelles sont logés des porte-fils 17 (Figure 4, 5). Ces porte-fils 17 sont réalisés sous forme de plaques annulaires concentriques et séparées les unes des autres par un jeu 18. Les porte-fils 17 sont retenus dans le peigne 15 au moyen d'une goupille 19 (Figure 4), qui est fixée à l'aide d'une manille 20 au peigne 15. Entre les grilles supérieures et inférieures 12 et 13 (Figure 1) est dispose un garnissage filtrant 21 réalisé sous forme de fils isolés 22 fixés par leurs extrémités aux porte-fils 17 (Figure 4) des grilles 12 et 13 (Figure 1) de façon à former des lignes verticales droites disposées selon des rangées cylindriques 23 (Figure 4)9 les fils 22 constituant les génératrices de ces cylindres. Chaque grille supérieure 12 (Figure 1) est fixée à la partie supérieure de la section 8 correspondante par l'intermédiaire de ressorts 24 tandis que chaque grille inférieure 13 est reliée par des bras 25 (Figure 1, 4) a une tige 26 placée coaxialement dans le tube 5 de façon à pouvoir tourner et se déplacer dans le sens axial; Les bras 25 sont liés par une de leurs extrêmités aux bagues 14 (Figure 4) de la grille inférieure 13 (Figure 13 et par l'autre extrémité à la tige 26. La partie médiane de ces bras 25 est engagée à coulissement dans les lue mières inclinées 11. La tige 26 est raccordée à une source de vibrations 27 et à une commande 28 destinée à permettre le déplacement de cette tige dans le sens vertical Le filtre selon l'invention fonctionne de manière suivante: On introduit un milieu pollué, par les tubulures d'amenée 4, (Figure 1) dans le tube 5 et par les ouvertures 9 dans les sections 8. Une partie des particules se déplace alors par inertie vers le bas et pénètre dans la trémie 2. Le milieu à épurer atteint ensuite les grilles 12 et 13 et le garnissage filtrant 21 serré entre ces grilles, le milieu se purifie en traversant ce garnissage filtrant et est évacué par les tubulures d'évacuation 6. Dès que le garnissage filtrant est colmaté par les matières déposées > on délivre un ordre de régénération. Ala suite de cet ordre, la commande 28 de déplacement de la tige provoque la descente de la tige 27 et des grilles inférieures 13, les fils 22 du garnissage 21 s'allongeant et des espaces se formant entre leurs rangées. On obtient ainsi une série de cylindres disposés concentriquement, constitues par les fils 22. La source de vibration 27 se met alors en marche et le dépôt accumulé entre les fils 22 et à l'intérieur de ces fils tombe sur les cloisons 7, et s'écoule ensuite en suivant la surface inclinée des cloisons 7 et les ouvertures 9, dans le tube 5 et dans la trémie 2. On peut également effectuer la régénération sans avoir recours aux vibrations et, notamment en faisant rapidement tomber les grilles 13 après avoir dégagé la tige 26 de la commande 28 de déplacement de cette tige. Après la régénè- ration, on fait remonter la tige 26 et les grilles inférieures 13 au moyen de la commande 28 de déplacement de la tige. Les bras 25, en glissant dans les lumières inclinées 11 font tourner les grilles inférieures 13 autour de leurs axes. De la sorte, les fils 22 du garnissage 21 sont mis en place d'une manière ordonnée et sont serrés entre les grilles 12 et 13. On évite ainsi la formation de lacunes importantes entre les fils 22, comme cela serait possible lors d'une mise en place désordonnée. Afin de permettre le remplacement et la réparation du garnissage 21 (Figure dans les filtres de petit diamètre, la virole verticale 1 est constituée de plusieurs sections 8 démontables. En outre, dans les filtres de grand diamètre, il est recommandé de pratiquer dans toutes les sections 8 de la virole 1 des trous (non représentés sur les figures) à travers lesquels on effectue les inspections et réparations du garnissage 21. De manière avantageuse, on réalise les porte-fils 17 (Figure 6) sous la forme des plaques et on les fixe dans les grilles d'une manière radiale. Avec une telle construction, l'accès aux fils 22 uses, et leur remplacement deviennent plus faciles (Figure 1). Les fils 22 utilisesdans le filtre selon l'invention peuvent être réalisés à partir de divers matériaux (lavsan, caprone, laine, coton, silon, fibre de verre, métal etc.) ayant des diamètres et des torsions différents pour obtenir des formes de fibres variées. De plus, on peut employer différentes combinaisons de ces divers matériaux. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Filtre comprenant un corps vertical muni de tubulures d'amenée et d'évacuation du gaz, un tube disposé coaxialement a l'intérieur de ce corps et en touré de grilles perforées en forme d'entonnoir, un garnissage filtrant monte à l'intérieur de chaque paire desdites grilles perforées et une trémie disposée dans la partie inférieure du corps, c a r a c t é r i s é en ce qu'il est pourvu de cloisons en forme d'entonnoir disposées entre chaque paire de grilles perforées 1?-1favec leur garnissage, divisant le corps en sections, des lumières inclinées 11 étant ménagées dans ledit tube en face de chaque section 8. 2.- Filtre suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce qu'une tige est disposée coaxialement à l'intérieur du tube, de manière à pouvoir tourner et se déplacer axialement, cette tige étant munie au niveau de chaque lumière inclinée de bras qui traversent ces lumières et sont reliées à la grille perforée inférieure de chaque paire de grilles, dans chaque section 8. 3.- Filtre suivant la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que la tige est associée à une source de vibrations 27. 4.- Filtre suivant la revendication 2, c a r a c t é r i s é en ce que la tige est associée à une commande destinée à son déplacement. 5.- Filtre suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que comme garnissage filtrant, sont disposés des fils dont les extrémités sont reliées à des porte-fils fixés sur les grilles perforées. 6.- Filtre suivant la revendication 5, c a r a c t é r i s é en ce que les porte-fils sont réalisés sous la forme d'anneaux concentriques disposés coaxialement dans le corps. 7.- Filtre suivant la revendication 5, c # r a c t é r i s é en ce que les porte-fils sont réalisés sous la forme de plaques fixées sur les grilles perforées.