Brevet FR2569131A1 — publié le 19860221

Filtre pour liquides L'invention concerne un filtre pour liquides com- portant un tambour de filtrage disposé verticalement dans la chambre d'admission d'un carter de filtre cylindri- que et qui comporte une extrémité supérieure fermée et une extrémité inférieure ouverte ainsi qu'une enve- loppe munie d'ouvertures de passage et d'un dispositif filtrant, et est entraîné en rotation au moyen d'un arbre monté sur le carter de filtre dans un support et d ' un moteur et repose par son extrémité inférieure ouverte, avec un jeu de fonctionnement, dans la paroi de séparation entre la chambre d'admission et la cham- bre de sortie du carter de filtre, et comportant une admission débouchant dans la chambre d'admission et une sortie débouchant hors de la chambre de sortie ainsi qu'un ou plusieurs canaux de lavage à contre- courant jouxtant la surface enveloppe du tambour et ouverts en direction de ce dernier et comportant une sortie pour le liquide de lavage à contre-courant. Des filtres du type mentionnés plus haut, qui sont connus par exemple par les brevets allemands n 1.253.025 et 1.192.913, sont utilisés de façon in- dustrielle dans l'approvisionnement en eau industrielle pour réaliser un refroidissement ou bien pour des usa- ges sanitaires, pour réaliser l'élimination de subs- tances solides de tous types afin d'éviter des per- turbations et des endommagements. Les filtres travail- lent moyennant le maintien de l'opération de filtrage avec un auto-nettoyage obtenu grâce à un lavage à con- tre-courant continu du tambour de filtre ou grâce à un lavage par intermittences. Les tambours, réalisés avec une forme tronconi- que, de ces filtres connus sont équipés d'une multi- plicité d'éléments de filtre, à savoir jusqu'à trois mille éléments de filtre dans le cas de filtres de grandes dimensions. Les éléments de filtre, qui sont réalisés, selon le domaine d'utilisation du filtre, sous la forme d'éléments de filtre, d'éléments à fentes, d'éléments perforés ou de disques perforés, sont main- tenus dans l'enveloppe du tambour à l'aide de bagues filetées dans des perçages correspondants. Dans le cas de cet agencement du tambour de fil- tre, la surface de filtrage est comparativement faible par rapport à l'ensemble de la surface de l'enveloppe de sorte que pour obtenir une bonne action de filtra- ge, il est nécessaire d'utiliser de gros tambours de filtre comportant des carters de filtre possédant des dimensions correspondantes. En raison de la multipli- cité des trous, devant être percés dans l'enveloppe du tambourpcurles éléments de filtre et en raison du ta- raudage devant être aménagé dans les trous pour le vissage des bagues de maintien des éléments de filtre, un usinage complexe et onéreux est nécessaire. Par suite des déviations multiples du liquide devant être purifié dans les éléments de filtre ainsi que dans le tambour et en raison des pertes par frottement ainsi provoquées, les filtres connus, équipés de tels tam- bours, travaillent avec des pertes de pression indési- rables, qui doivent être à nouveau compensées pEr un accroissement correspondant de la pression de fonctionnement du liquide. Le guidage défavorable de l'écoulement dans le tambour de filtre comportant la multiplicité d'éléments de filtre, et les impuretés adhérant aux éléments de filtre ont pour conséquence des temps de lavage comparativement longs. La corrosion et l'érosion dans des liquides chlorés entraînent une détérioration du taraudage réalisé dans les perçages de l'enveloppe du tambour, destinés à recevoir les éléments de filtre, de sorte que dans le cas d'une pression de fonctionnement comprise entre 2 et 10 bar, lors d'une détériora- 1C tion plus importante du perçage taraudé, l'élément de filtre est repoussé par le liquide hors de l'envelop- pe du tambour, dans l'espace intérieur de ce dernier, et de ce fait le filtre n'est plus apte à fonctionner. Cette sensibilité du tambour vis-à-vis de détérioration réduit à un degré élevé la durée d'utilisation de ce dernier. L'entretien et la réparation du filtre, aux- quels elt associée une inspection de chaque élément de filtre et éventuellement le remplacement d'éléments de filtre endommagés nécessitent beaucoup de travail et de temps et conduisent à des temps d'arrêt trop importants du filtre. Le maintien en fonctionnement d'une installation industrielle équipée des filtres connus requiert par conséquent un stockage onéreux de filtres complets et de pièces de rechange tels que des tambours et des éléments de filtre. L'invention a pour but de développer un filtre pour liquides, qui se caractérise, par rapport aux filtres connus, par un rendement de filtrage nettement améliorée et une sensibilité réduite aux perturbations. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un filtre du type indiqué plus haut, carac- térisé par un tambour de filtre interchangeable, cons- titué de plusieurs éléments et comportant un panier de support extérieur et un panier de support intérieur, qui comportent une grille possédant des ouvertures de passage pour le liquide devant être filtré, ainsi qu'un panier de filtre constitué en un matériau fil- trant, par exemple une tôle perforée,et disposé entre les deux panies de support. Selon une caractéristique de l'invention, le fil- tre est remarquable par le fait que les deux paniers de support et le panier de filtre possedent une forme tronconique. Selon une autre caractéristique du filtre, les mailles de la grille des paniers de support possèdent une forme rectangulaire se rétrécissant depuis le bord supérieur en direction du bord inférieur des paniers, conformément & la forme conioue des paniers. Selon une autre particularité de l'invention, le filtre est caractérisé par deux canaux de lavage à contre-courant comportant une sortie pour le liquide de lavage à contre-courant et disposés dans des posi- tions diamétralement opposées et en étant décalés réciproquement en direction de l'axe du tambour, sur la paroi intérieure du carter de filtre. Selon une autre caractéristique de l'invention, la largeur maximale des mailles de la grille des pa- niers de support est inférieure à la largeur des sur- faces d'étanchéité, formées en vis-à-vis de l'enve- loppe extérieure du panier de support extérieur du tambour de filtre, des deux côtés des canaux de lavage à contre-courant. En outre, selon une autre caractéristique de l'in- vention, les paniers de support sont constitués en un matériau apte à être coulé, de préférence un alliage d'aluminium comportant un revêtement trempé. Le filtre pour liquides conforme à l'invention se caractérise, par rapport aux filtres connus, par les avantage suivants: En raison de la surface nettement plus étendue de filtrage, par rapport à la surface enveloppe exté- rieure du tambour de filtre, on peut accroître forte- ment le débit pour une même taille de filtre ou bien on peut choisir un filtre plus petit pour un même dé- bit. Les conditions optimales d'écoulement lors du guidage rectiligne de l'écoulement du liquide devant être épuré ou du liquide de lavage à contre-courant à travers les paniers de support, dont les grilles possèdent des mailles dont la hauteur et la largeur possèdent des dimensions importantes et entre lesquels se trouve disposé le panier de filtre, entraînent une faible perte de pression du filtre et un lavage à con- tre-courant nettement plus rapide et plus intense des surfaces du filtre. La construction du tambour de fil- tre en trois éléments permet un remplacement rapide et simple du panier de filtre, réalisé par exemple avec une tôle perforée, dans le cadre de travaux de réparation et d'entretien. Enfin, Je tambour de filtre se caractérise par une longue durée de vie grâce à l'utilisation de paniers de support constitués par des alliages de fonte et d'aluminium comportant un revêtementtrerpépourletambour de filtre et grâce à l'u- tilisation d'un panier de filtre constitué en un maté- riau filtrant de haute qualité, par exemple une tôle perforée à petits trous, constituée en acier spécial. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale du fil- tre; - la figure 2 est une coupe longitudinale par- tielle, décalée de 90 , prise suivant la ligne II- II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale, à plus grande échelle, prise suivant la ligne III-III sur la figure 2. Le boîtier cylindrique 1 du filtre pour liquides des figures 1 à 3 est subdivisé en une chambre d'admis- sion cylindrique 2 comportant une admission 3 pour le liquide pollué et une chambre de sortie cylindrique 4 comportant une sortie 5 pour le liquide épuré. La chambre de sortie cylindrique 4 est disposée dans la partie inférieure du boîtier de filtre 1, coaxialement à ce dernier. L'admission 3 et la sortie 5 sont situées au niveau du fond du boîtier de filtre 1 en étant dia- métralement opposées. Dans la chambre d'admission 2 du boitier de fil- tre 1 se trouve installé un tambour de filtre vertical 6 possédant une forme tronconique ou conique et qui est entraîné en rotation par un arbre 10 monté dans un support 8, au moyen de paliers à roulements 9, sur le couvercle 7 du boîtier, et par un moteur électrique 11 comportant un réducteur 12. Le tambour de filtre 6 muni du système d'entrainement, forme, en liaison avec le couvercle 7 du boîtier, une unité de montage. Le tambour de filtre 6 est constitué par un panier de support tronconique extérieur 13 et par un panier de support tronconique intérieur 14, qui possèdent une grille 15 munie d'ouvertures de passage pour le liquide pollué, ainsi qu'un panier de filtre 16 égale- ment tronconique disposé entre les deux paniers de support 13, 14. Le panier de support intérieur 14 prend appui, par son couvercle 17, dans une bride annulaire 18 ménagée sur le bord supérieur du panier de support extérieur 13, et par son extrémité inférieure ouverte, dans une bride annulaire 19 ménagée sur le bord infé- rieur du panier de support extérieur 13. L'extrémité inférieure du panier de support extérieur 13 est guidée avec un certain jeu de fonctionnement dans l'extrémité supérieure de la chambre de sortie cylindrique 4. Dans le cas d'un accroissement du jeu de fonctionnement du tambour de filtre 6 sous l'effet de l'usure lors du fonctionnement, il est possible d'effectuer un ré- glage complémentaire de ce jeu à l'aide des écrous de réglage 20. Les mailles 21 des grilles des paniers de support 13, 14 possèdent une forme rectangulaire se rétrécis- sant depuis le bord supérieur jusqu'au bord inférieur du panier, conformément à la forme conique de ce der- nier. Les paniers de support 13, 14 sont constitués en un matériau apte à être coulé, de préférence par un alliage d'aluminium présentant une résistance élevée à l'usure et comportant un revêtement trempé, et le panier de filtre 16 est formé par une tôle perforée réalisée en un acier spécial de haute qualité. Deux canaux de lavage à contre-courant 22, 23, qui jouxtent la surfaceenveloppe du tambour 6, sont ouverts en direction de cette dernière et comportent des sorties 24, 25 pour le type de lavage à contre- courant, sont disposés dans la paroi intérieure du boîtier de filtre 1 en étant diamétralement opposés et en étant décalés l'un par rapport à l'autre en di- rection de l'axe 26-26 du tambour. Le liquide devant être épuré pénètre sous pres- sion par l'admission 3 dans la chambre d'admission 2 du filtre, circule autour de l'enveloppe extérieure du tambour 6, traverse la grille 15 du panier de sup- port extérieur 13 et du panier de support intérieur 14 ainsi que le panier de filtre 13 pour pénétrer à l'intérieur du tambour 6 et, à partir de là, quitte le filtre par l'intermédiaire de la chambre de sortie 4 et de la sortie 5. Les impuretés contenues dans le liquide sont retenues dans le panier de filtre 16 du tambour 6. En principe, le filtre opère avec un lavage continu. Lors de chaque rotation du tambour de filtre 6 tournant par exemple avec une vitesse de rotation de quatre tours par minute, les mailles supérieures 21a des grilles des paniers de support 13, 14 ainsi que les surfaces de filtrage associées du panier de filtre 6 passent devant le canal supérieur de lavage à contre-courant 22 et les mailles inférieures 21b des grilles des paniers de support 13, 14 ainsi que les surfaces de filtrage associées du panier de filtre 16 passent devant le canal inférieur de lavage à con- tre-courant 23. La différence entre la pression de service du filtre et l'atmosphère provoque le lavage à contre-courant des surfaces de filtrage du panier de filtre 16, par le liquide sortant de l'intérieur du tambour de filtre 6 et pénétrant dans les canaux de lavage à contre-courant 22, 23. Le liquide de lava- ge à contre-courant muni des impuretés détachées de l'enveloppe extérieure du panier de filtre 16 sort du filtre en empruntant les sorties 24, 25 des canaux de lavage à contre-courant 22, 23 La quantité de l'eau de lavage est égale, selon les impuretés, à environ 0,5-5 % du liquide filtré et est réglée par des vannes de régulation non représentées montées dans les cana- lisations d'évacuation raccordées aux sorties 24, 25 des canaux de lavage à contre- courant 22, 23. Afin d'éviter lors du lavage, entre la chambre d'admission 2 du carter de filtre 1 et les canaux de lavage à contre-courant 22, 23, un écoulement de con- tournement par l'intermédiaire des chambres de lavage formées par les mailles 21 de la grille du panier de support extérieur 13 du tambour de filtre 6, on donne à la largeur maximale a des mailles 21 des grilles des paniers de support 13, 14, une dimension inférieure à la largeur b des surfaces d'étanchéité 27, 28, for- mées par rapport à l'enveloppe extérieure du panier de support extérieur 13 du tambour de filtre 6, des deux côtés des canaux de lavage à contrecourant 22, 23. Le filtre peut également opérer avec un lavage par intermittences, et ce à des intervalles constants de lavage, grâce à une commande synchronisée des van- nes de sectionnement montées dans les canalisations d'évacuation des canaux de lavage à contre-courant 22, 23, ou bien au moyen d'une commande de la pression différentielle, qui actionne lesdites vannes de sec- tionnement en fonction de la différence de pression entre le liquide pollué pénétrant dans le filtre et le liquide purifié quittant le filtre. REVENDICATIONS 1. Filtre pour liquides comportant un tambour de filtrage(6) disposé verticalement dans la chambre d'admission (2) d'un carter de filtre cylindrique (1) et qui comporte une extrémité supérieure fermée et une extrémité inférieure ouverte ainsi qu'une envelop- pe munie d'ouvertures de passage et d'un dispositif filtrant, et est entraîné en rotation au moyen d'un arbre (10) monté sur le carter de filtre dans un sup- port (8) et d ' un moteur (11) et repose par son ex- trémité inférieure ouverte, avec un jeu de fonction- nement, dans la paroi de séparation entre la chambre d'admission (2) et la chambre de sortie (4) du car- ter de filtre, et comportant une admission (3) débou- chant dans la chambre d'admission (2) et une sortie (5) débouchant hors de la chambre de sortie (4) ainsi qu'un ou plusieurs canaux de lavage à contre-courant (22, 23) jouxtant la surface enveloppe du tambour et ouverts en direction de ce dernier et comportant une sortie (24, 25) pour le liquide de lavage à contre- courant, caractérisé par un tambour de filtre (6) in- terchangeable, constitué de plusieurs éléments et com- portant un panier de support extérieur (13) et un pa- nier de support intérieur (14), qui comportent une grille (15) possédant des ouvertures de passage pour le liquide devant être filtré, ainsi qu'un panier de 1 1 filtre (16) constitué en un matériau filtrant, par exemple une tôle perforée, et disposé entre les deux paniers de support (13, 14). 2. Filtre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux paniers de support (13, 14) et le panier de filtre (16) possèdent une forme tron- conique. 3. Filtre suivant les revendications 1 et 2 pri- ses dans leur ensemble, caractérisé par le fait que les mailles (21) de la grille des paniers de support (13, 14) possèdent une forme rectangulaire se rétré- cissant depuis le bord supérieur en direction du bord inférieur des paniers, conformément à la forme coni- que des paniers. 4. Filtre suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par deux canaux de lavage à contre-courant (22, 23) comportant une sortie (23, 24) pour le liquide de lavage à contre-courant et dis- posés dans des positions diamétralement opposées et en étant décalés réciproquement en direction de l'axe (26-26) du tambour, sur la paroi intérieure du carter de filtre (1). 5. Filtre suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait que la largeur maximale (a) des mailles (21) de la grille des paniers de support (13, 14) est inférieure à la largeur (b) des surfaces d'étanchéité (27, 28), formées en vis- à-vis de l'enveloppe extérieure du panier de support extérieur (13) du tambour de filtre (6), des deux c6- tés des canaux de lavage à contre-courant (23, 24). 6. Filtre suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé par le fait que les paniers de support (13, 14) sont constitués en un matériau apte à être coulé, de préférence un alliage d'alumi- nium comportant un revêtement trempé.