Brevet FR2523471A1 — publié le 19830923

1. La présente invention concerne un système de fil- tre à lit mouvant, pour épurer des fluides vaporisés et/ou gazeux; ce système de filtre comporte une couche de matière granuleuse filtrante, à travers laquelle le fluide à épu- rer peut passer de bas en haut; au moins un organe d'écou- lement et de guidage est disposé au voisinage de la couche filtrante, et suivanttoute l'étendue de celle-ci; et au moins un organe mobile d'obturation est associé à l'orga- ne d'écoulement et de guidage, pour interdire ou permettre l'écoulement de la matière de filtrage vers le bas. Dans les systèmes connus de filtres à lit mou- vant, il existe ainsi une couche de matière granuleuse fil- trante, disposée entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie du fluide gazeux à épurer On peut évacuer la ma- tière filtrante saturée en la laissant s'écouler vers le bas, et on remplace la matière filtrante saturée par de la matière filtrante fraîche que l'on fait arriver par le haut, à partir d'un réservoir, pour compléter le niveau de la couche de filtrage Le fluide gazeux à épurer traverse de bas en haut la couche de matière granuleuse filtrante et,par effet d'adsorption, la matière granuleuse se charge peu à peu, dans le sens de circulation du fluide gazeux, des corps étrangers ou des substances à retenir. Lorsque la matière filtrante ainsi progressive- ment chargée atteint un seuil de saturation déterminé, on l'évacue en la laissant s'écouler par le bas, et on regar- nit en même temps la couche de filtrage par en haut avec de la matière granuleuse fraiche Pour pouvoir doser la quantité de matière filtrante à évacuer, il est connu de -3 o prévoir, dans la couche de filtrage ou en-dessous de celle- ci, et sur toute son étendue, des organes d'écoulement et de guidage profilés en forme de toits, entre lesquels sont ménagés des passages pour la matière filtrante; éventuelle- ment, on peut disposer par-dessous des organes mobiles d' obturation, pour obturer ou dégager a la demande les pas- sages de la matière filtrante. On connaît également des grilles d'extraction à coulisse, comportant des barreaux d'écoulement et de guida- 2. ge profilés en losange. L'inconv 6 nient majeur de tous ces systèmes con- nus est que la quantité de matière granuleuse filtrante que l'on peut évacuer à chaque manoeuvre, ou dans un laps de temps donné, dépend essentiellement de la configura- tion particulière du système en cause, des plaques inter- nes qu'il comporte,du mode de construction de l'enveloppe qui contient le système et de l'épaisseur de la couche fil- trante ou de l'état de celle-ci; à un point tel que le dé- bit de matière filtrante par unité de temps peut s'en trou- ver affecté dans des proportions énormes. En effet, divers phénomènes défavorables empê- chent souvent, dans ces systèmes connus, un mouvement ré- gulier et économique de renouvellement de la couche de ma- tière filtrante, par des apports successifs de matière de filtrage fralcheiarrivant par le haut, et aussitôt étalée bien à plat Ceci est dû notamment à l'apparition de zones différenciées d'écoulement et de retenue, au sein de la ma- tière granuleuse, dont les particules sont sujettes à des effets complexes d'attraction et d'écoulement En outre, au cours de la phase d'évacuation de la matière filtrante saturée, on constate des mouvements défavorables de dépas- sement entre des particules filtrantes ayant différents taux de saturation Toutes ces anomalies d'écoulement en- traînent un renouvellement irrégulier de la couche fil - trante, si bien que la matière granuleuse de filtrage n' est pas utilisée complètement, et qu'il est impossible d'obtenir une complète saturation des particules adsorban- tes. Le but de l'invention est d'éviter les inconvé- nients des systèmes de filtrage connus à lit mouvant,tels qu'on vient de les exposer, pour réaliser un système rela tivement économique et commode a employer; ce système com- portant des organes d'écoulement et de guidage tels qu'on puisse régler facilement et de manière régulière, le débit de matière filtrante à renouveler, indépendamment de la configuration de l'enveloppe qui contient le système, et 3. indépendamment de l'épaisseur de la couche de filtrage. Selon l'invention, le système de filtre à lit mouvant du genre défini cidessus est caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'écoulement et de guidage constitué par une grille portant un réseau d'éléments en forme de trémies, situés dans un même plan. Grâce aux particularités ainsi prévues conformé- ment à l'invention, pour la réalisation de dispositif d'é- coulement et de guidage de la matière granuleuse filtran- te, on assure de manière constante le maintien d'un plan d'écoulement bien horizontal pour cette matière, quelle que soit l'étendue de la couche filtrante, et sans que des manoeuvres répétées d'évacuation viennent troubler cet écoulement régulier La présence d'un grand nombre d'élé- ments en forme de trémies, situés côte à côte sur la gril- le qui sert à régler l'écoulement de la matière granuleu- se filtrante a évacuer, permet d'obtenir un écoulement correct, même avec une couche filtrante de grande étendue, en évitant que des particules de matière fraîche dépassent des particules saturées à évacuer Le dispositif d'écoule- ment et de guidage du système de filtre conforme à l'inven- tion évite)l'apparition de zones différenciées de retenue et de glissement dans la couche de matière filtrante, au moment de chaque manoeuvre d'évacuation La surface de la grille d'évacuation se trouve divisée en un réseau régu- lier de cases carrées correspondant chacune à un élément d'écoulement en forme de trémie, dont le fond est normale- ment bouché par l'organe mobile d'obturation Ceci assure un tassement homogène de la couche de matière granuleuse filtrante qui repose sur la grille, sur toute l'étendue de celle-ci, sans qu'il y ait lieu de recourir à un système a secousses pour tasser la couche filtrante. Comme on l'exposera ci-après, diverses particula- rités complémentaires de l'invention et diverses variantes prévues pour celle-ci, quant au dispositif d'écoulement et de guidage de la matière granuleuse filtrante, permettent une adaptation avantageuse du système de filtrage et de sa 4. grille principale à diverses qualités possibles de la ma- tière granuleuse filtrante. D'autres particularités et avantages de l'inven- tion ressortiront encore de la description de quelques mo- des de réalisation, présentés ci-après à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans les- quels: Fig 1 est une vue en coupe d'un filtre à lit mou- vant conforme à l'invention, comportant un dispositif spé- cial d'écoulement et de guidage pour la matière filtrante; Fig 2 est une vue en perspective d'un premier mo- de de réalisation du dispositif d'écoulement et de guidage du filtre de la fig 1, avec un organe mobile d'obturation; Fig 3 est une vue en coupe du dispositif d'écou- lement et de guidage de la fig 2; Fig 4 représente un second mode de réalisation du dispositif d'écoulement et de guidage, associé à un organe mobile d'obturation; Fig 5 est une vue schématique déployée deo bar- reaux à profil triangulaire de la grille de la fig 6; Fig 6 est une vue en coupe d'une grille d'écoule- ment et de guidage constituée de barreaux à profil triangu- laire engagés -les uns dans les autres; Fig 7 est une vue en plan par-dessus de la gril- le de la fig 6, constituée de barreaux à profil triangulai- re; Fig 8 est une vue en coupe d'encore un autre mo- de de réalisation comportant des barreaux à profil trian- gulaire double engagés les uns dans les autresporlagf&le; Fig 9 est une vue en plan par-dessus de la gril- le formée de barreaux à profil triangulaire double de la fig 8. Dans le mode de réalisation de la fig 1, le sys- tème de filtre à lit mouvant est agencé dans un réservoir 1 qui contient une couche de matière filtrante 2, à tra- vers laquelle on peut faire passer, de bas en haut, un fluide gazeux à épurer schématisé par les flèches 5 Une fois épuré, le fluide gazeux est évacué par un tuyau de sortie 4 Un dispositif d'écoulement et de guidage 5 limi- te vers le bas la couche de matière filtrante 2, et reut être mis en position d'ouverture ou de fermeture au moyen d'un organe d'obturation mobile 6 En position d'ouvertu- re de l'organe d'obturation o 6, la matière úiltrante satu- rée peut Cécouler vers le bas pour tomber dans une trémie dévacuation 7. On a représenté plus en détail, sur la fig 2, un mode de réalisation du dispositif d'écoulement et de guida- ge 5, constitué d'une grille d'un type courant dans le com- merce, formée de barreaux longitudinaux et transversaux 9, , entre lesquels on a enfoncé par en haut des éléments d'écoulement 11, profilés en trémie Ces éléments en tré- mies Il sont fixés à demeure aux barreaux de la grille 8 par exemple par serrage,soudage, accrochage ou collage À L'organe d'obturation 12 est constitué par des barreaux 13 profilés en T, qui peuvent coulisser parallèlement au bar- reau -transversal 10 Les éléments en trémies 11 sont cons- titués par des trones de pyramides, mais ils peuvent aussi présenter une autre forme analogue Par exemple, chaque élément en trémie Il peut être pourvu de perforations 14 qui permettent le passage du fluide gazeux à épurer; mais ces perforations 14 ont cependant un calibre assez petit pour empêcher le passage de la matière granuleuse filtran- te, qui ne peut donc pas s'écouler à travers ces perf Ora- tions. Sur la fig 3, on a représenté une vue en coupe du dispositif d'écoulement et de guidage 5, avec l'organe mobile d'obturation associé 12 A titre d'exemple, on a re- présenté trois éléments en trémies Il remplis de matière filtrante 2; les barreaux 13 profilés en T de l'organe d'ob- turation 12 en position de fermeture retiennent la maeière granuleuse 2 Mais en faisant coulisser horizontalement l'organe d'obturation 12, dans le sens de la flúche 15, les orifices inférieurs 16 des éléments en trémies 11 se trouvent dégagés, et la matière granuleuse filtrante 2 peut s'écouler vers le bas e Cependant, quelle que soit la position d'ouver- ture eu de fermeture de l'organe d'obturation 12, le flui- de gazeux à épurer 3 peut passer librement de bas en haut, et pénétrer dans les perforations 44 des éléments en tré- mies il La surface de l'orifice inférieur 16 de chacun des éléments en trémies Il est légèrement inférieure ou sensiblement égale à la moitié de la surface de l'ouver- ture supérieure 17 de l'élément 11 Les faces latérales de l'élément en trémiesll présentent une obliquité comprise entre 15 et 35 par rapport à la verticale. Les barreaux 9, 10 de la grille quadrillée 8 ont une épaisseur de 1, 5 à 3 mm, et une hauteur pouvant attein- dre 80 mm Entre les axes des éléments en trémies adjacents 11,il existe un intervalle compris entre 20 et 100 mm. L'expérience a montré qu'il était avantageux, parmi d'au- tres cotes plus importantes ou plus faibles, de prévoir pour la grille 8 un quadrillage de 50 x 50 mm, en donnant aux éléments entrémies Il une ouverture supérieure 17 de 46 x 46 mm environ, et une ouverture inférieure 16 de 20 x 20 mm environ On utilise ainsi 85 % de la surface de la section transversale du réservoir 1, pour réaliser la sur- face de filtrage d'entrée, au niveau de la matière filtran- te 2 retenue par la grille 8 qui occupe toute la section transversale du réservoir La division de la grille en al- véoles permet d'éviter dans une large mesure des déplace- ments transversaux indésirables de la matière filtrante, lorsqu'on la laisse s'couler vers le bas pour l'évacuer. Bien entendu, au lieu des perforations 14, on peut ménager des fentes dans les parois des corps en tré- mies 11, en réalisant par exemple des fentes 14 a (fig 3) par emboutissage vers l'intérieur dans les parois des élé- ments 11; on peut aussi réaliser des fentes 14 b embouties vers l'extérieur Dans ce mode de réalisation, la matière filtrante granuleuse 2 ne peut pas tomber a travers les fentes 14 a, tandis que le fluide gazeux à épurer 3 peut y passer sans diffilculté Pour améliorer l'écoulement du fluide gazeux à épurer 3, on peut aussi ménager dans les 7. barreaux de l'organe d'obturation 12, des perforations, des trous, ou des fentes. La forme indiquée-pour ces barreaux n'est qu'un exemple, ces barreaux pouvant également être constitués par des profilés en U, perforés ou non, ou par des cor- nières de section appropriée, ou par des profilés de sec- tion choisie à volonté. Pour améliorer l'ajustage des éléments en trémies Il entre les barreaux 9, 10 de la grille 8, notamment en vue d'une fixation par collage des éléments 11, on peut donner à ceux-ci des bordures orientées verticalement, à l'endroit de la partie supérieure de chacune de leurs fa- ces obliques ainsi raccordées à ces bordures suivant un an- gle approprié. Sur la fig 4, on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif d'écoulement et de guidage 5 et de l'organe d'obturation associé 12 Les éléments en tré- mies sont constitués dans ce cas par dessaillies -pyramida- les 18, disposées avec leur pointe vers le haut, les som- mets de leurs bases étant en contact deux par deux Les saillies pyramidales 18 sont ainsi posées en damier sur les barreaux 9, 10, de la grille 8, avec une case libre entre deuxsaillies 18 de chaque ligne, et un décalage en- tre les saillies d'une ligne à l'autre Ainsi, il n'y a plus qu'une seule case libre dans la grille 8, au milieu de chaque groupe de quatre saillies pyramidales 18 L'or- gane d'obturation associé est constitué par une plaque perforée 19, dont les trous sont également répartis en da- mier, pour présenter des ouvertures et des parties pleines qui correspondent à la répartition en damier des saillies pyramidales de la grille 8 et des passages libres inter- médiaires. On peut faire coulisser alternativement la pla- que perforée 19, dans les deux sens indiqués par la flèche 20, pour laisser couler vers le bas la matière filtrante saturée, ou empêcher cet écoulement lorsque les ouvertu- res de la plaque d'obturation 19 se trouvent à l'aplomb 2523471- 8. des saillies pyramidales 18 de la grille 8, les parties pleines de la plaque d'obturation 19 se trouvant alors en- dessous des cases libres de la grille supérieure 8, pour boucher les passages correspondants Dans ce mode de réa- lisation de la fig 4, comme déjà indiqué à propos des élé- ments en trémies Il des fig 2 et 3, on peut prévoir des perforations dans les parois des saillies pyramidales 18 et/ou à l'endroit des parties pleines de la plaque d'obtu- ration quadrillée 19, pour améliorer l'écoulement vers le haut du fluide gazeux à épurer. Dans un autre mode de réalisation (fig 5 à 7), les saillies pyramidales 18 et la grille 8 sont réalisées au moyen de deux genres de barreaux 21, 22, de profil triangulaire, engagés transversalement les uns dans les au- tres Pour effectuer ce montage, on dispose dans un sens les barreaux 21 pliés en forme de toit et présentant une surface continue, perforée ou non Les barreaux 22 sont également pliés en forme de toit, mais présentent chacun des bordures ou sont ménagées des échancrures triangulai- res ( fig 5) pour le passage des barreaux transversaux 21. On peut engager de proche en proche les barreaux continus 21 dans les échancrures des barreaux 22, pour réaliser une grille quadrillée schématisée en vue en plan par-dessus sur sur la fig 7 On obtient ainsi un réseau d'alvéoles en for- me de troncs de pyramides sans fonds, disposés en damier, dont on peut fermer les ouvertures carrées inférieures 23 au moyen d'un organe d'obturation 12 tel que déjà décrit en référence aux fig 2 à 4. Les barreaux 21, 22 engagés les uns dans les au- tres en position d'assemblage constituent un réseau de pas- sages profilés en trémies, ces passages présentant ensemble une section libre supérieure à 50 % de la surface totale de la grille 8. Sur la fig 5, on a représenté le tracé dévelop- pé d'un barreau de profil triangulaire 22, avec ses deux bordures échancrées, en lisière desquelles on a prévu des pattes de retenue 24, pour bloquer ensemble les barreaux profilés 21, 22, en-position de service (fig 7) Les bar- 9. reaux assemblés sont fixés les uns aux autres à l'endroit des pattes 24 par le serrage de celles-ci Comme on le voit d'après les fig 6 et 7, en repliant de 90 les pattes de retenue 24, on bloque en position d'assemblage les bar- reaux de profil triangulaire 21, 22, sans déplacement mu- tuel possible, le niveau des bords inférieurs des barreaux triangulaires transversaux 21 correspondant à celui des pattes de retenue 24 des barreaux longitudinaux 22 On peut, en outre, prévoir des perforations dans les bar- reaux profilés 21, 22 pour améliorer l'écoulement du flui- de gazeux à épurer 3 Cependant, il vaut mieux perforer seulement les barreaux 21 qui ne comportent pas d'échan- crures sur leurs bords, pour assurer une bonne solidité de la grille constituée par les barreaux assemblés. On a représenté sur les fig 8 et 9 encore un autre mode de réalisation de la grille d'écoulement et de guidage du système de filtre conforme à l'invention Dans ce cas, pour réaliser les barreaux longitudinaux et trans- versaux de la grille, on a utilisé des éléments de pro- fil triangulaire double 25, 26, en y ménageant des échan- crures d'assemblage, analogues à celles des barreaux 22 dé- jà décrits en référence aux fig 5 à 7 La partie supérieu- re 27 et la partie inférieure 28 du profil triangulaire double des barreaux 25, 26 (fig 8) sont reliées l'une à l'autre par des décrochements horizontaux 29 a dans les- quels on a ménagé des rangées de perforations 29, aussi bien pour les barreaux longitudinaux que pour les bar - reaux transversaux Ceci permet d'améliorer l'écoulement vers le haut du fluide 3 à épurer ( fig 8 et 9), tout en évitant l'écoulement vers le bas de la matière granuleuse filtrante 2 à travers ces perforations 29, deÉpetit cali- bre. Sur la fig 1, on a représenté seulement un dis- positif d'écoulement et de guidage 5, et un seul organe mobile d'obturation 6 Mais il est évident qu'on peut pré- voir plusieurs dispositifs à alvéoles on forme de trémies, et en particulier plusieurs dispositifs d'écoulement et de guidage superposés. 10. t E-V Ei DICATI ONS 1 Système de filtre à lit mouvant pour l'épu- ration de fluides vaporisés et/ou gazeux, comportant une couche de matière granuleuse filtrante, à travers la- quelle le fluide à épurer peut passer de bas en haut; au moins un organe d'écoulement et de guidage, disposé au voisinage de la couche filtrante et suivant toute l'éten- due de celle-ci; et au moins un organe mobile d'obtura- tion, associé à l'organe d'écoulement et de guidage; le système de filtre étant caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'écoulement et-de guidage ( 5) constitué par une grille ( 8) portant un réseau d'éléments en forme de trémies ( 11) situés dans un même plan. 2 Système selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la grille ( 8) est constituée de barreaux longitudinaux et transversaux ( 9,10) entre lesquels sont montés des éléments en trémies ( 11) avec leur pointe en bas; ces éléments ( 11) pouvant présenter une section transversale de forme ronde, polygonale ou carrée; ces éléments ( 11) pouvant être simplement engagés entre les barreaux ( 9, 10), ou suspendus à ceux-ci, ou encore fi- xés aux barreaux de diverses manières, notamment par ac- crochage, serrage, soudage ou collage; ces éléments en forme de trémies ( 11) pouvant aussi être réalisés par em- boutissage sous forme d'un réseau d'une seule pièces et *engagés ainsi entre les barreaux. 3 Système selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les éléments en forme de trémies ( 11) sont constitués par des saillies pyramidales ( 18) montées en damier pointe en haut sur la surface supérieure de la grille ( 8) et entre les barreaux( 9, 10) de celle-ci, de manière à avoir sur chaque ligne de la grille tantôt une saillie pyramidale ( 18) et tantôt une case libre corres- pondant à un passage ouvert vers le bas 4 Système selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce qué l'organe d'obturation ( 12) ser- vant à boucher les passages d'léouluement des éléments en 11. forme de trémies ( 11) est constitué par un groupe de bar reaux ( 13) en cornières, ou profilés en T ou en U; ce grou- pe de barreaux pouvant coulisser horizontalement pour venir, dans une première position extrême, boucher complètement les passages d'écoulement de la matière granuleuse filtran- te; et pour, dans l'autre position extrême, dégager les passages précités afin de laisser la matière granuleuse filtrante s'écouler vers le bas, à travers les éléments en forme de trémies ( 11). 5 Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un organe d'obturation ( 12) est cons- titué par une plaque perforée ( 19) dont les trous sont dis- posés en damier; cette plaque pouvant coulisser, entre une première position extrême, pour boucher les passages d'é- coulement de la matière filtrante, ménagés entre les sail- lies pyramidales ( 18), et une autre position extrême o ces passages se trouvent dégagés, pour permettre le libre écoulement de la matière filtrante vers le bas. 6.Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments en forme de trémies ( 11), les saillies pyramidales ( 18) et/ou les parties plei- nes de l'organe d'obturation ( 12), comportent des perfo- rations et/ou des fentes pour le passage du fluide gazeux à épurer; ces perforations et ces fentes étant réalisées de manière à empêcher l'écoulement des particules de la matière filtrante. 7 Système selon la revendication 6, caractéri- sé en ce que l'ensemble des perforations ( 14) et/ou des fentes de passage réparties sur toute la surface de la grille ( 8) représente une surface libre comprise en 15 % et 75 % de la surface totale de la grille ( 8). 8 Système selon l'une des revendications 1,2, et 4 à 7, caractérisé en ce que l'intervalle entre les axes de deux éléments adjacents en forme de tr Aémles( 11) est compris entre 20 et 10 mm environ, les éléments en forme de trémies ( 11) ayant une hauteur comprise entre 20 et 80 mm environ - 9 Système selon l'une des revendications 1 à 12. 8, caractérisé en ce que la grille ( 8) comporte des bar- reaux longitudinaux et transversaux ( 9,10) ayant une épais- seur comprise entre 1,5 et 3 mm environ, et une hauteur pou- vant aller jusqu'à 80 mm environ. 10 Système selon l'une des revendications 1, 2 et 4 à 9, caractérisé en ce que les éléments en forme de trémies ( 11) présentent une ouverture inférieure légère- ment inférieure ou égale à la moitié de leur ouverture su- périeure, par o peut pénétrer la matière granuleuse fil- trante. 11 Système selon l'une des revendications 1,2 et 4 à 10, caractérisé en ce que chaque élément en forme de trémies ( 11) comporte, à sa partie supérieure, des bor- dures sensiblement verticales en position de service, sur une hauteur de 5 à 20 mm environ ces bordures verticales étant raccordées aux parois obliques de l'élément en for- me de trémies( 11), qui sont inclinées d'environ 15 à 35 par rapport à la verticale. 12 Système selon l'une des revendications 1 à 4, et 8 à 10, caractérisé en ce qu'on réalise la grille ( 8) et ses alvéoles en forme de trémies ( 11) au moyen de barreaux transversaux de profil triangulaire ( 21) qui pré- sentent une surface continue, et de barreaux longitudinaux de profil triangulaire ( 22) dans lesquels sont ménagées des échancrures d'assemblage; les barreaux ( 21, 22) étant engagée les uns dans les autres en position d'assemblage pour constituer un réseau de passages profilés en trémies, ces passages présentant ensemble une section libre supé- rieure à 50 % de la surface totale de la grille ( 8). 13 Système selon la revendication 12, carac- térisé en ce que les barreaux de profil triangulaire ( 21) disposés dans le sens transversal sont poreux ou pourvus de perforations de petit calibre; les barreaux de profil triangulaire ( 22) disposés dans le sens longitudinal de la grille, et pourvus d'échancrures d'assemblage, ne com- portant pas de perforations. 14 Système selon la revendication 12, caracté- 13. risé en ce que les barreaux de la grille présentent un profil triangulaire double ( 25, 26); la partie supérieu- re ( 27)et la partie inférieure ( 28) de ce profil triengu- laire étant reliées par des décrochements horizontaux, dans lesquels sont ménagées des perforations, sur toute la longueur de chaque barreau. Système selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les barreaux de profil triangulaire ( 21, 22) comportent des pattes de retenue déformables ( 24), pour bloquer les barreaux en position d'assemblage, et 'es- fixer les uns aux autres par serrage. Noc _