Brevet FR2511609A1 — publié le 19830225

La présente invention concerne les techniques de dépoussiérage et a notamment pour objet un élément filtrant pour filtre à manches. L'élément filtrant, objet de l'invention, peut être utilisé notamment dans les branches de l'industrie où il est nécessaire d'effectuer une épuration fine des gaz pour les débarrasser des poussières, par exemple dans la métallurgie des métaux non ferreux lors de la production de plomb et de zinc, ainsi que dans la fabrication de ciment, de noir, etc, Le développement poussé du matériel de captage de poussières a abouti à la création d'un large éventail d'appareils de dépoussiérage fin des gaz.A l'heure actuelle, le seul procédé qui satisfait à la majorité des exigences concernant la qualité du captage de poussières à particules inférieures à 2 microns, est la filtration des gaz, l1utili- sation prolongée des filtres étant assurée par régénération périodique de l'élément filtrant par élimination des poussières captées. On connatt bien des filtres à manches régén#rab1es comportant des manches cylindriques conservant leur forme pendant la filtration grâce à la différence des pressions et régénérées par secouement et soufflage en sens inverse Or la basse vitesse de filtration assurée par les manches cylindriques de l'élément filtrant, sa courte durée de vie à cause des hautes charges dynamiques, ainsi que la consommation élevée de métal pour la fabrication du filtre, due à la disposition peu compacte du matériau filtrant, ont nécessité la mise au point de constructions assurant de plus hautes performances techniques et économiques. Le développement de nouveaux filtres à manches permettant d'accroître la vitesse de filtration a conduit à la création de filtres dans lesquels la régénération du matériau filtrant (c'est-à-dire du matériau dont sont constituées les manches du filtre) se fait par impulsions et la filtration des gaz est effectuée en les faisant passer de 11 extérieur à l'intérieur de la manche, dont la compression pendant la filtration est prévenue à l'aide d'une carcasse rigide introduite à l'intérieur de la manche. A titre d'exemple d'une conception connue de filtre dans laquelle la régénération du matériau filtrant s'effectue par impulsions, on peut citer le filtre à manches comprenant des manches disposées sur une carcasse rigide et un appareil à buse muni d'un diffuseur et installé à la partie supérieure de chaque manche (brevet d'invention RFA n0 1228130, cl. B 01 D 46/02, publié en 1956). La régénération (élimination des poussières captées) du matériau filtrant de ce filtre à manches connu se fait par amenée impulsionnelle d'air dans chaque manche sans mettre le filtre hors circuit pendant la période de régénération. Ce filtre à manches connu a comme inconvénients la conception compliquée de l'élément filtrant, résultant de l'introduction d'une carcasse rigide, ainsi que le remplacement difficile de l'élément filtrant usagé. Une autre tendance, dans le perfectionnement des filtres à manches, consiste à accroître la compacité du matériau filtrant, ce qui permet de réduire la consommation de métal pour la fabrication de l'ensemble du filtre, ainsi que son encombrement. On connaît un filtre à manches dans lequel 1 'élément filtrant est monté d'une manière plus serrée grâce à la division d'une manche par un cordon en deux, trois ou un plus grand nombre de parties (brevet d'invention Grande-Bretagne, cl. B 1 T, publié le 9 octobre 1963). Une telle division de la manche assure une disposition plus ramassée du matériau filtrant (de 1,5 fois plus ramassée que dans un filtre utilisant une manche cylindrique), et par conséquent, une réduction de la consommation de métal pour la fabrication de l'ensemble du filtre ainsi que de son encombrement. Cependant, ce filtre à manche connu a pour inconvénients l'usure rapide et la consommation élevée de matériau filtrant par suite du frottement entre les surfaces de certaines parties de l'élément filtrant, causé par l'instabilité de ces parties suivant le cordon longitudinal qui les relie. Pour éviter le contact des parties du filtre entre elles, on a recours à une carcasse intérieure qui a pour résultat d'augmenter la consommation de métal pour la fabrication du filtre et de compliquer le montage de l'élément filtrant dans le filtre. On connaît aussi un élément filtrant de filtre à manche comportant des manches intérieure et extérieure disposées concentriquement, et qui peut être cnnsidéré comme le plus proche du filtre conforme à l'invention (brevet d'invention Etats-Unis d'Amérique n0 2014298, cl. 55-304, publié le 10 septembre 1935). Le bout inférieur fermé de la manche intérieure de ce filtre à manches est fixé à une tubulure d'amenée du gaz empoussiéré. Le serrage de la manche intérieure de l'élément filtrant pendant la filtration est prévenu par des anneaux d'écartement montés sur la manche intérieure du filtre à des intervalles déterminés l'un de l'autre. Le principe de fonctionnement de l'élément filtrant connu de filtre à manches consiste en ce que le gaz poussiéreux est amené dans l'espacement entre les manches inté rieuw et et extérieure, que les poussières contenues dans le gaz se déposent sur leurs surfaces et que le gaz débarrassé des poussières est ensuite évacué des deux côtés de l'élément filtrant. Toutefois, la fabrication et le montage de cet élément filtrant connu sont compliqués et la disposition du matériau filtrant n'est pas assez ramassée. De plus, la consommation de matériau filtrant augmente du fait que la manche intérieure est exécutée de préférence sous forme d'un cône. Ainsi, les conceptions connues de filtres à manches ont comme inconvénients la fabrication et la fixation compliquées des éléments filtrants, une-compacité insuffisante de l'emplacement et la courte durée de vie du matériau filtrant, ce qui aboutit à une augmentation de l'encombrement et de la consommation de métal pour la fabrication des filtres à manche. On s'est donc proposé de mettre au point un élément filtrant pour filtre à manches qui assurerait une haute compacité de la disposition du matériau filtrant grâce à une modification de la forme de l'élément filtrant et à la stabilité de sa forme pendant la filtration grâce à la différence des pressions de gaz au matériau filtrant. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un élément filtrant de filtre à manches, du type comprenant des manches intérieure et extérieure placées concentriquement, caractérisé, suivant l'invention, en ce que les manches sont raccordées l'une à l'autre suivant leurs génératrices au moyen de joints longitudinaux de manière à former entre elles des compartiments. pour le gaz poussiéreux, dont chacun est constitué d'une partie de la manche extérieure et- d'une partie de la manche intérieure. Une telle réalisation permet à l'élément de se gonfler par suite de la différence des pressions de gaz engendrée entre les couches du matériau filtrant et qui a pour conséquence de former un circuit fermé de compartiments cylindriques de petit diamètre, de permettre une meilleure compacité du montage de l'élément fIltrant,d'assur#la stabilité de la forme des compartiments et de l'ensemble de l'élément filtrant au cours de la filtration sans faire appel à des carcasses ou à des anneaux d'écartement. Au moins l'une des parties de la manche extérieure qui délimitent les compartiments respectifs de l'élément filtrant est constîtuoepar un matériau dont la résistance à l'usure est de 1,2 à 5,0 fois supérieure à celle du matériau filtrant dont est fabriquée la partie correspondante de la manche intérieure qui délimite le compartiment correspondant. Une telle réalisation de l'élément filtrant assure la régularité de l'usure du matériau filtrant aussi bien de la manche intérieure que de la manche extérieure, ce qui contribue à augmenter la durée de vie de l'élément filtrant ainsi qu'à diminuer son coût de fabrication. L'exécution de ladite partie de manche extérieure en un matériau filtrant dont la résistance à l'usure est de moins de 1,2 fois inférieure à celle de la partie correspondante de la manche intérieure n'est pas rationnelle, car la résistance à l'usure des matériaux filtrants fabriqués actuellement varie dans les limites de + 10 %. Il n'est pas rationnel non plus de fabriquer ladite partie de la manche extérieure en un matériau filtrant dont la résistance à l'usure est supérieure de plus de 5 fois à celle de la partie correspondante de la manche intérieure, car la durée de service des filtres comportant de tels éléments filtrants est réduite. Il est avantageux de pratiquer dans la zone d'au moins l'un des Joints longitudinaux reliant les manches entre elles une fente débouchante se trouvant entre les compartiments voisins, et ce, pour simplifier la fabrication, le montage et l'entretien de 1'élément filtrant. Il est aussi utile que les parties intérieures de tous les compartiments de l'élément filtrant soient, à au moins l'une de leurs extrémités, reliés entre eux à l'aide d'un dispositif de fermeture, contriûrzt ainsi à l'acoelération de la filtration du gaz poussiéreux $raye à l'écoulement unidirectionnel de ce dernier et au fait que les poussières se déposent sur le matériau filtrant à l'intérieur des compartiments. En outre, il est avantageux que la partie de la manche intérieure qui délimite au moins un compartiment soit fabriqué en un matériau en tamis ou réticulaire, ce qui facilite la fabrication et le montage de l'élément filtrant dans le filtre à manches. L'invention sera miels conprSe et batutres b:i#, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemple non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexes dans lesquels - la figure 1 représente d'une manière schématique une vue d'ensemble d'un élément filtrant pour filtre à manches, conforme à la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe suivant Il-Il de la figure 1, lors de l'amenée du gaz dans 1' élément filtrant - la figure 3 représente l'ensemble A de la figure 1, lors de l'amenée du gaz poussiéreux et de l'évacuation des poussières à travers une tubulure inférieure - la figure 4 représente l'ensemble B de la figure 1, en cas d'amenée du gaz poussiéreux dans ll élément filtrant à travers une tubulure supérieure - la figure 5 représentellensemble B de la figure 1, en cas d'amenée du gaz poussiéreux dans l'élément filtrant à travers la tubulure inférieure - la figure 6 représente l'ensemble A de la figure 1, dans le cas d'une manche intérieure fabriquée en un matériau en tamis - la figure 7 est une vue en coupe suivant Vil-Vil de la figure 6 - la figure 8 représente l'ensemble B de la figure 1, dans le cas d'une manche intérieure fabriquée en un matériau en tamis. L'élément filtrant du filtre à manches comporte des manches extérieure 1 (figures ,,3)et intérieure 2 (figure 3) disposées concentriquement et reliées l'une à l'autre suivant leurs génératrices par des Joints longitudinaux 3 de manière à former entre elles des compartiments 4 (figure 2). Chacun desdits compartiments est composé d'une partie 5 de la manche extérieure 1 et d'une partie 6 de la manche intérieure 2. Comme matériau filtrant pour la fabrication des manches 1,2 il est possible d'utiliser des tissus filtrants (par exemple, connus sous la dénomination "Dacron9', du feutre (par exemple en fibres connues sous la dénomination commerciale "Nomex"), des non-tissés (par exemple en fibres de "Terilène"), ou d'autres matériaux appropriés. La partie 5 de la manche extérieure 1 qui délimite au moins l'un des compartiments 4 est constitué par un matériau filtrant dont la résistance à l'usure est de 1,2 à 5 fois supérieure à celle du matériau filtrant de la partie 6 appartenant à la manche intérieure 2. Une fente débouchante 7 (figure 3) est pratiquée dans la zone d'au moins l'un des joints longitudinaux 3 réunissant les manches 1,2 entre elles et se trouvant entre les compartiments 4 voisins. A au moins l'une de leurs extrémités respectives, les parties intérieures 6 de tous les compartiments 4 sont reliées entre elles d'une manière étanche à l'aide d'un dispositif de fermeture 8 (figures 3,4,5,8)o La partie 6 (figures 6, 7, 8) de la manche intérieure 2 délimitant au moinsincompartiment 4 est exécutée en un matériau en tamis ou réticulaire. L'élément filtrant est monté dans le filtre à manches de la manière suivante. Au moins une extrémité de la manche extérieure 1 est réunie à la tubulure 9 du filtre à manches (figures 1, 3, 4, 6) à l'aide d'un moyen de fixation 10. Llunedes extrémités de la manche extérieure 1 (figures 1, 5, 8) peut être réunis par un moyen de fixation 10 à un couver- cle mobile Il dans lequel peut entre pratiqué un orifice 12 et être monté le tirant d'un dispositif de secouement (non représenté sur les dessins). L'élément filtrant, objet de l'îivention, fonctionne de la manière suivante. Le gaz poussiéreux arrive à travers la tubulure 9 dans la partie inférieure des compartiments 4 de l'élément filtrant, qui sont formés par les parties 5 de la manche extérieure 1 et les parties 6 de la manche intérieure -2. Sous l'effet de la différence des pressions du gaz poussiéreux créée sur le matériau filtrant, les parties 5, 6 se gonflent en conférant aux compartiments une forme proche d'une forme cylindrique. Pendant que le gaz poussiéreux passe à travers le matériau filtrant, les poussières se déposent sur la surface intérieure des parties 5, 6 et le gaz épuré sort à travers-la surface extérieure de la manche extérieure -1 et à travers la zone intérieure de la manche intérieure 2.Ensuite, le gaz épuré est évacué de la zone intérieure de l'élément filtrant à travers la fente débouchante 7 et l'orifice 12 du couvercle mobile 11. A mesure que la poussière s'accumule sur la surface filtrante des parties 5,6, la différence des pressions sur l'élément filtrant s'accroît. Lorsque la différence des pressions atteint une valeur de seuil prédéterminée, s'effectue le nettoyage de L'élément filtrant (régénération). Lors de la régénération de l'élément filtrant par secouement et soufflage en sens inverse, les poussières sont évacuées de l'élément filtrant à travers les compartiments 4 et la tubulure 9. En cas d'arrivée du gaz pou#ssiéreux dans ?a partie supérieure des compartiments 4 de L'élément filtrant à travers la tubulure 9 (figure 4)les parties 5,6 des manches 1, 2, en se gonflant sous l'effet de la différence des pressions, confèrent aux compartiments une forme sensi blement cylindrique. Pendant que le gaz poussiéreux passe à travers le matériau filtrant, les poussières se déposent sur la surface intérieure des parties 5, 6,tandis que le gaz épuré est évacué à travers la surface extérieure de la manche extérieure 1 et à travers la zone intérieure de la manche intérieure, Le gaz dépoussiéré est évacué de la zone intérieure de l'élément filtrant exclusivement à travers la fente débouchante 7. Pendant la régénération, les poussières captées sont évacuées de l'élément filtrant à travers la tubulure inférieure 9 (figure 3). En cas d'arrivée du gaz poussiéreux dans la partie supérieure de l'élément filtrant, les poussières et le gaz, pendant la filtration,se déplacent dans un seul sens suivant les compartiments 4, ce qui diminue le dépôt secondaire des poussières captées pendant la régénération de l'élément filtrant et élève ainsi la vitesse de filtration des gaz en général. Dans le cas où la partie 6 de la manche intérieure 2 délimitant au moins un compartiment 4 (figures 6, 7, 8j est constituée d'un matériau en tamis, le gaz poussiéreux arrive dans l'élément filtrant à travers la tubulure inférieure 9 et l'espace intérieur de la manche intérieure 2. Pendant le passage du gaz poussiéreux par la manche intérieure 2, le dépôt des poussières sur sa surface est insignifiant et le gaz est épuré principalement pendant son passage à travers la partie 5 de la manche extérieure 1. Pendant la régénération de l'élément filtrant par secouement et soufflage en sens inverse, les poussières captées sont évacuées à travers les compartiments 4 et l'espace intérieur de la manche 2, ce qui permet d'élever la vitesse de filtration du gaz poussiéreux par suite de la diminution de la vitesse de mouvement du gaz à l'intérieur de l'élément filtrant au moment du début de la filtration après sa régénération. Dans le but d'élever les perf#--rnances technico-économiques de l'épuration du gaz et notamment pour diminuer le coût de l'élément filtrant, on peut réaliser les parties intérieures 6 des compartiments 4 en un matériau filtrant dont la résistance à l'usure et le coût sont plus faibles, alors que les parties extérieures 5 des compartiments 4, qui subissent les grandes charges dynamiques engendrées pendant le processus de régénératlon, peuvent être fabriquées en un matériau filtrant d'une haute résistance à l'usure. Ainsi, par exemple, il est possible d'utiliser du tissu de verre pour fabriquer la manche intérieure et du feutre en fibres de "Nomex" pour fabriquer la manche extérieure. REVENDICATIONS 1. Elément filtrant pour filtre à manches, du type comprenant une manche intérieure (2) et une manche extérieure (1) disposées concentriquement, caractérisé en ce que les manches (1,2) sont réunies l'une à l'autre suivant leurs génératrices par des joints longitudinaux (3) de manière à former entre elloedes compartiments (4) pour la circulation du gaz, chacun de ces compartiments étant formé par une partie (5) de la manche extérieure (1) et par une partie (6) de la manche intérieure (2). 2. Elément filtrant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie (5) de la manche extérieure (1) délimitant au moins un compartiment (4) est constitué d'un matériau filtrant dont la résistance à l'usure est de 1,2 à 5,0 fois supérieure à celle du matériau filtrant constituant la partie (6) de la manche intérieure (2) délimitant ce même compartiment (4). 3. Elémént filtrant selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans la zone d'au moins l'un des joints longitudinaux (3) réunissant les manches (1,2) entre elles est pratiquée une fente débouchante (7) située entre deux compartiments (4) voisins. 4. Elément filtrant selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les parties intérieures de tous les compartiments (4) sont, au moins'à l'une de leurs extrémités, reliées d'une manière étanche entre elles par un dispositif de fermeture (8). 5. Elément filtrant selon l'une des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que la partie (6) de la manche intérieure (2) délimitant au moins un compartiment (4) est constituée d'un matériau en-tamis ou réticulaire.