Brevet FR2561127A1 — publié le 19850920

A PERFECTIONNEMENT APPORTE AUX FILTRES ROTATIFS SOUS VIDE A PLAN DE FILTRATION HORIZONTAL. La présente invention est relative à un perfec- tionnement apporté aux filtres rotatifs sous vide à plan de filtration horizontal. Ledit perfectionnement concer- ne plus particulièrement le distributeur à axe vertical dont sont équipés ces filtres et dont les fonctions sont de récolter, répartir et stocker les fluides provenant des cléments filtrants mobiles du filtre vers le ou les dispositifs fixes d'évacuation de ces fluides. Les filtres à plan de filtration horizontal ioernés par ' in'vention et actuellement connus, peuvent comporter soit une surface annulaire dite "table filtran- te", dlvisée er.n éléments filtrants juxtaposés et immobi- 5 LiS. encre eux, donc recevant un gâteau de filtration co.tinu, soit une surface filtrante constituée de cellu- les filtrantes juxtaposées mais basculables individuelle- ment. Bien que la présente description de l'invention 2{j s'appuie sur l'exemple d'application d'un filtre du type a cellules basculables, elle n'est pas limitée à ce type d, filtre mais s'applique également aux autres types de filtre connus en soi. Comme déja décrit dans les documents de brevet FR-A-999.442, US-A-2.684.158, US-A-3.072.136, FR-A-2.326. 962, US-A-4.172.791 et US-A-4.330.404, un filtre de ce type se compose d'une série d'éléments filtrants disposes de manière annulaire autour d:un distributeur, lesdits éléments filtrants étant entraînés en rotation autour du- dit distributeur en vue de traverser un cycle opératoire complet, ainsi que d'un distributeur récoltant et répar- tissant les fluides provenant des éléments filtrants qui y sont relieso Les distributeurs de ces filtres connus comprennent essentiellement une partie distributrice et une nertie collecrice lissant l'une par rapport à 1' autre, la partie collectrice étant divisée en chambres et corpartiments isolés délimités par des cloisons et en communication avec un ou plusieurs dispositifs d'aspira- tion et d'évacuation des gaz et liquides, lesdites cham- bres communiquant chacune avec un dispositif d'aspiration ou de pression. La partie distributrice comporte, en correspondance avec chacun des éléments filtrants, des alvéoles débouchant successivement, au cours du mouvement cyclique, an regard de chacun des compartiments et cham- bres de manière que chaque élément soit mis successive- ment en communication avec chacun desdits compartiments et chambres. Ces filtres équipés des distributeurs connus présentent cependant de nombreux inconvénients. D'une part, l'encombrement des dispositifs de type connu est assez important, étant donné qu'on est en présence de compartiments en forme de récipients lndivi- S15 duels combinés avec des conduits de soutirage et autres. D'autre part, la séparation des gaz et des li- quides est souvent peu satisfaisante,étant donné que cet- te séparation doit généralement s'effectuer dans de pe- tits volumes avec des changements de direction inférieurs à 180 . Par ailleurs, le réglage précis de la présuccion est très difficile, voire impossible. On entend par pré- succion une première filtration o l'on recueille le pre- mier filtrat trouble lors de la constitution du gâteau de filtration. On a également proposé,dans le document de bre- vet FR-A 999.442, de disposer la chambre de séparation des gaz extérieurement au distributeur proprement dit. Cette solution ne résoud cependant pas tous les problèmes de manière satisfaisante et l'encombrement reste toujours important. Le but de la présente invention vise, par con- séquent, un filtre continu rotatif sous vide à plan de filtration horizontal,dont le distributeur présente une construction plus compacte permettant un gain de place, ou, pour un encombrement similaire a celui des filtres connus, un fonctionnement avec des volumes de comparti- ments tampons des filtrats nettement supérIeurs. Par ail- leurs, on cherche également à améliorer la.séparation des 2561 127 gaz et des liquides ainsi qu'à fournir une possibilité de réglage plus aisé de la présuccion et l'adjonction de fonctions annexes. Par conséquent, la présente invention porte sur un filtre rotatif sous vide à plan de filtration sensi- biement horizontal,qui comporte un distributeur constitué par une partie collectrice fixe consistant en une cuve unique généralement cylindrique; par une partie distri- butrice mobile comportant des alvéoles en liaison avec les différents éléments filtrants, ladite partie collec- trice étant disposée en-dessous de ladite partie distri- butrice et étant adaptée à celle-ci de manière à ce que la partie distributrice puisse tourner autour de son axe et glisser sur la partie collectrice; ainsi que par une chambre séparatrice munie d'au moins un conduit d'évacua- tion des gaz séparés des filtrats qui prolonge la partie centrale de la partie collectrice, un espace annulaire délimité par une paroi extérieure et par une paroi inté- rieure étant disposé à la partie supérieure de ladite partie collectrice de manière à y amener substantielle- ment verticalement les filtrats venant par l'embouchure des alvéoles reliées aux éléments filtrants, tout en maintenant une distance suffisante par rapport au niveau supérieur du liquide de filtration du compartiment cor- respondant pour permettre la séparation des gaz, lors de la chute verticale du liquide dans la partie collectrice. Selon une forme d'exécution particulièrement Dréférée de la présente invention, la partie collectrice est divisée en au moins deux compartiments par des parois de séparation radiales verticales, de préférence régla- bles angulairement et s'étendant du fond de ladite partie collectrice jusque dans la chambre de séparation des gaz. Avantageusement, la chambre de séparation des gaz prolonge la partie centrale de la cuve cylindrique de la partie collectrice, et ia séparation gaz/liquides se fait dans la partie supérieure de la partie collectrice pour être parfaite dans la chambre de séparation tronco- nique surmontant la partie collectrice 256 1 12? De cette manière, on combine les divers compar- timents, les divers secteurs de séparation ainsi que les bacs de stockage de filtrat en un distributeur nettement plus compact. En outre, on a à sa disposition des volumes plus importants et la séparation des gaz et des liquides de filtration est sensiblement améliorée dans la chambre de séparation ainsi constituée. Selon une forme d'exécution préférée, la partie collectrice comporte au moins trois compartiments séparés par des parois radiales verticales.Cette disposition per- met de prévoir au moins un premier compartiment pour 1' eau-mère, un deuxième compartiment pour-le liquide du premier lavage et un troisième compartiment pour le li- quide du deuxième lavage. Avantageusement, la chambre de séparation peut encore comporter des garnitures faisant "chicane" en vue d'encore améliorer la séparation des liquides de la phase gazeuse. Selon une forme d'exécution particulièrement préférée, la paroi séparant le compartiment contenant les eaux-mères de celui qui contient le liquide de premier lavage ainsi que la paroi séparant le compartiment conte- nant le liquide de premier lavage et celui qui contient le liquide de deuxième lavage, présentent chacune une ouverture de passage d'un compartiment à l'autre, dispo- sée à un niveau qui permet le passage du filtrat dans un sens imposé, d'un compartiment à l'autre. Ainsi, le se- cond lavage plus dilué peut déborder dans le premier la- vage et celui-ci dans les eaux-mères. D'autres avantages et détails de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la descrip- tion d'une forme d'exécution préférée de la présente in- vention, à l'appui des figures annexées dans lesquelles: - les figures 1, 2 et 3 sont des vues schématiques, en perspective, en plan et en élévation d'un filtre rota- tif à cellules basculantes de l'état de la technique; - la figure 4 est une vue schématique d'un distributeur selon la présente invention; - la figure 5 est une vue schématique en perspective des parties collectrice et séparatrice d'un distributeur selon la presente invention, les surfaces de friction et la coiffe tronconique n'étant pas représentées pour des raisons de clarté ia ficure 6 est une vue schématique partielle, en pers- pective de la partie collectrice du distributeur, mon- trant un détail permettant la mise en oeuvre d'opéra- tions arnnexes; 0 - la figure 7 est une vue schèmatique en perspective mon- trat il'adaotation de la présuccion; et lt. filure 8 est une vue latérale du clapet de pré- suc.Oio o Dans les différentes figures, les mêmes chif- -.res de réfêrenc dés:lgnent des éléments analogues ou ident i-quas. Bien que le présent mémoire descriptif s appuie plusD sr.iculiArement sur l'exemple des filtres continus rotatifs. cellules, de préference basculables, 1i inven- tior, ne do.it. s être considérée comme limitee à ces fil- t.res continus rotai-ifs, mais elle s'applique en général aux di. Ftributeurs de filtres rotatifs sous vide à plan. de f iltra.ion sensiblement horizontal d'autres types. Les filtres comprennent en général une série d' %nitgs U de filtration appelées communément "cellules" qui subissent séparément, d'une façon discontinue, les opera- tions successives de filtration, lavages, traitements speciaux divers, déchargement du gâteau formé sur la sur- face filtrante, lavage et séchage des cellules et de la -3 toile filtrante. L'ensemble de ces diverses opérations se reprodvit au cours de chacun des cycles du mouvement, l'ense;:ble des cycles constituant un processus global contiïnu, intgre en une chaine de filtration. Un exe2mple d'une telle chaîne de filtration est hématisé a -la figure 1 alors que d'autres détails d'un f:.iltre, currespondant ont ete scneématises aux figures 2 et Un tel filtre comporte essentiellement: a) un châssis tournant 300 composé de membrures circulai- res 310 solidarisées par des bras de liaison radiaux 320 portant des cellules 200, par l'intermédiaire de paliers 230, ces membrures tournant sur deux séries de galets 410 fixes aux fondations et disposes en deux cercles concentriques, le mouvement restant centré par l'action de galets de centrage non représentés b) un groupe moteur non représenté qui transmet le mouve- ment au châssis tournant par une crémaillère dentée, fixée à l'une des membrures circulaires 310; c) des leviers de guidage des cellules 213 portant deux galets 211, 212 qui roulent sur des rails 710-720 at- tachés à une ossature périphérique 600, d) des auges de répartition 810 et 820, suspendues à 1.' ossature 600 au-dessus des cellules et qui répartis- sent dans ces dernières la bouillie à filtrer et les liqueurs de lavage; e) un distributeur central 100, constitué essentiellement d'une part, par une tête distributrice circulaire ro- tative 111, qui comporte des alvéoles 118 disposés en cercle, reliés respectivement aux cellules 200 par des tuyaux souples 216 et qui tourne de concert avec le châssis 300 et les cellules 200,.et, d'autre part, par une base collectrice circulaire fixe 100 qui comporte des chambres et des compartiments délimités par des cloisons, la tête rotative 111 glissant en rotation sur la base fixe 110 par l'intermédiaire d'un joint de friction plan étanche 117. Les auges de répartition 810-820, situées en correspondance avec les cloisons, délimitent des secteurs successifs de filtration et de lavage, les liquides et gaz ayant traversé les lits filtrants des cellules de chacun de ces secteurs étant récoltés dans des comparti- ments, puis évacués par des tuyauteries correspondantes 108, vers des séparateurs 60, dio les liquides sont dé- chargés par des tuyaux barométriques 59, dans des bacs de récolte 70, ou, comme montré en pointillé à la figure 1i par des tuyaux 59, vers des pompes d'aspiration 80, les 61127 gaz étant aspirés, de ces séparateurs, vers le haut, vers un circuit de vide 90 à travers un collecteur 88-89 Les perfectionnements prévus par la présente invention regroupent les différents équipements référen- cés en 110, 108, 88, 60, 59 et 70 de façon à former un ensemble unique très compact de distribution, de sépara- tion de différents fluides et de stockage de ceux-ci. Comme dans le cas des distributeurs classiques, le dispositif de la présente invention comporte une tête distributrice mobile 111 avec autant d'alvéoles 118 qu'il y a d'éléments filtrants, ces alvéoles recevant,par leurs extrémités 118 A, reliées chacune à un élément par un tuyau souple 216 (figures 1 à 3), les fluides soutirés de ceux-ci et les déchargeant successivement par leurs ex- trémités 118 B dans les différents compartiments infé- rieurs à travers le joint de friction 117. Les gaz et les liquides soutirés du filtre gui- dés par la paroi cylindrique 119 descendent verticalement dans la chambre annulaire 120. A la partie inférieure de la chambre 120,au point 120 A, les liquides (L) continuent leur trajet verticalement vers le bas, tandis que les gaz (G) subissent un changement de direction de 180 et sont aspirés vers le haut dans la chambre séparatrice 115. La chambre séparatrice 115 peut avantageusement comporter des garnitures ou des parois jouant le râle de "chicanes" en vue d'encore améliorer la séparation des liquides de la phase gazeuse. Le plan supérieur 117 de l'espace annulaire 120 de distribution et séparation codincide avec le joint de friction 117. Les parois radiales 122 et 123 respectivement entre la filtration des eaux-mères et du premier lavage et entre le premier lavage et le second lavage (le nombre de parois peut être différent de 2 suivant le nombre de lavages) se prolongent dans la chambre de séparation 115o Avantageusement, les parois radiales 122 et 123 sont réglables angulairement, la paroi 124 étant fixe, de sorte que la coupure entre les filtrats de différentes 256 1 127 densités soit nette et correcte. Le blocage et la comman- de peuvent se faire par tout moyen connu en soi,du moment que l'étanchéité entre les compartiments soit assurée. Selon une variante, les parois 122 et 123 com- portent une ouverture ménagée (122 L et 123 L) au-dessus de la partie inférieure des parois contenant normalement les filtrats de façon à permettre les passages des filtrats d'un compartiment à l'autre mais dans un sens imposé, ainsi le second lavage plus dilué pourrait déborder dans le premier lavage et celui-ci dans les eaux-mères, ce qui est réalisé en ayant l'arête 123 A à un niveau supérieur à l'arête 122 A d'une distance 150. La paroi 124 qui sépare le dernier filtrat (ici second lavage) des eauxmères s'étend au moins sur toute la hauteur de la cuve et empêche toute communication entre le filtrat le plus dilué et les eaux-mères. Les secteurs cylindriques recevant et contenant les filtrats (139, 140, 141) sont munis à leur partie in- férieure de tubulures 130, 131, 132 d'alimentation des pompes à filtrats 133, 134, 135 via les tuyauteries 136, 137, 138. On a également fait figurer (figure 6) les cloisons de fin 125 et de début 127 de filtration sous vide entre lesquelles se situe un secteur annulaire 129 au moyen duquel peuvent s'effectuer les opérations an- nexes de soufflage du gâteau, séchage de la toile et drainage de l'eau résiduelle, par exemple. Ce secteur annulaire 129 est isolé de la cuve par une paroi horizontale 128 de telle façon que les fluides y transitant doivent être soutirés ou introduits latéralement (125B, 126B, 127B), de sorte que, à l'excep- tion de cet espace annulaire, tout le volume de la cuve est disponible pour les filtrats sous vide. Ledit secteur annulaire est à cheval sur la paroi verticale 124 sépa- rant les eaux-mères du dernier filtrat de lavage. Ledit secteur 129 comporte, bien entendu autant de chambres qu' il y a d'opérations annexes à effectuer. La figure 6 montre le secteur dé*olu aux opera- tions annexes et isolé des secteurs de filtration sous vide par les cloisons 125 et 127. Les operations annexes peuvent être successive- ment - le soufflage d'air à travers l'ouverture 125A en vue de faciliter le déchargement du gâteau de filtration et le lavage des tissus filtrants - l'aspiration d'air à travers l'ouverture 126A en vue de séeher les tissus filtrants. En outre, dans la cloison 127 correspondant à iopéra:tion d'alimentation de bouillie dans les cellules es amenagée une ouverture 127A permettant un complément -e -ainace de!'eau residuelle s'écoulant des cellules Un autre dispositif peut être également prévu - ';:-: partie cylindrique du distributeur, il s'agit d' une Lec._ion de premiè-re filtration appelée présuccion o "ciún fr.cueille le premier filtrat trouble lors de la constiw:ution du gâteau de filtration. Cette première sec- c:.-.A.,e zrésuccion est installée dans le compartiment des ea-ux-mères suivant les figures 7 et 8. Le premier liquide recieiili passe à travers l'ouverture réglable 181 et reoint,aprs avoir été séparé du gaz qui l'accompagne, par le conduit 182, le compartiment de premier lavage si- s:o entre les parois 122 et 123 (figure 5). Le réglage de l'ouverture 181 peut se faire par basculement du clapet 180 au moyen d'un levier 183, par exemple, manoeuvré depuis l'extérieur de la partie col- lectrice. On constate, à la lecture du présent mémoire descriptif que le filtre sous vide rotatif à plan de fil- tration horizontal, équipé d'un distributeur selon l'in- vention présente un avantage important par rapport aux dispositifs existants, qui consiste en ce que la sépara- tion des gaz et des liquides de filtration est sensible- ment a.liere grâce à un clhangement de direction de 1' ordre de 1SOM et grâce à un volume disponible plus grand qui est tel qeue le niv-eau de liquide dans les comparti- rmentz -et assez bas. Lee sections de passage des gaz et 256 1127 des liquides sont fortement agrandies et les vitesses de circulation sont fortement diminuées, améliorant ainsi les séparations entre les gaz et les liquides. Par ailleurs, le volume des compartiments est suffisant pour pouvoir y connecter directement des pompes d'extraction sans devoir passer par des bacs auxiliaires. De ce fait, on peut travailler sans descentes barométri- ques d'une hauteur en relation avec le vide appliqué et installer le filtre à un niveau inférieur, pour autant O que l'on utilise des pompes aspirantes. Il faut également noter que l'ensemble compact de la partie collectrice permet d'éviter le refroidisse- ment et les cristallisations ainsi que les incrustations qui en sont la conséquence; ce qui rend l'entretien plus aisé et moins fréquent, et par conséquent moins onéreux. Dans le cas de filtrats dégageant des vapeurs gênantes ou nocives, la suppression des bacs de stockage des filtrats fait que l'on n'a plus besoin de disposi- tif de ventilation pour cette partie de l'installation. Bien que le présent mémoire descriptif donne une forme d'exécution particulièrement préférée de l'in- vention, celle-ci n'est certes pas limitée à cette forme et englobe également tous les moyens équivalents permet- tant d'atteindre le même but ainsi que toutes les formes d'exécution couvertes par les revendications. 2561 127 REVENDICATIONS 1. Filtre rotat-if sous vide à plan de filtra- tion sensiblement horizontal comprenant des éléments fil- trants (200) et un distributeur (100) récoltant et répar- tissant les fluides provenant des éléments (200), ce dis- tributeur (100) comprenant essentiellement une partie distributrice (111) et une partie collectrice (110) glis- sant l'un par rapport à l'autre en un mouvement cyclique, la partie collectrice (110) comportant au moins un com- partiment (139, 140, 141) et communiquant avec un ou des dispositifs d'aspiration et d'évacuation des gaz et li- quides, la partie distributrice (111) comportant, en cor- respondance avec chacun des éléments (200), des alvéoles (118) débouchant successivement, au cours du mouvement cyclique,en regard de chacun des compartiments éventuels, de manière que, au cours de chaque cycle, chaque élément filtrant soit mis successivement en communication avec chaque compartiment, ledit filtre étant caractérisé en ce que le distributeur est constitué par une partie collec- trice (110) fixe consistant en une cuve unique générale- ment cylindrique; par une partie distributrice mobile (111) comportant des alvéoles en liaison avec les diffé- rents éléments filtrants, ladite partie collectrice étant disposée endessous de ladite partie distributrice et étant adaptée à celle-ci; ainsi que par une chambre sé- paratrice munie d'au moins un conduit d'évacuation des gaz séparés des filtrats, qui prolonge la partie centrale de la partie collectrice, un espace annulaire délimité par une paroi extérieure et par une paroi intérieure étant disposé à la partie supérieure de ladite partie collectrice de manière à y amener substantiellement ver- ticalement les filtrats venant par l'embouchure des al- véoles (115 B) reliées aux éléments filtrants (200), tout en maintenant une distance suffisante par rapport au ni- veau supérieur du liquide de filtration du compartiment correspondant pour permettre la séparation des gaz, lors d 5 la chute verticale du liquide dans la partie collec- trice (110). 2. Filtre suivant la revendication 1 caractéri- sé en ce que la partie collectrice (110) est divisée en au moins deux compartiments par des parois radiales ver- ticales s'étendant du fond de ladite partie collectrice (110) jusque dans la chambre de séparation des gaz. 3. Filtre suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 ou 2 caractérisé en ce que la partie collectri- ce (110) comporte au moins trois compartiments (139, 140, 141)-séparés par les parois radiales verticales (122,123, 124). 4. Filtre suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 ou 3 caractérisé en ce que les parois de sépa- ration sont réglables angulairement. 5. Filtre suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes caractérisé en ce que la chamrbre sé- paratrice (115) comporte des parois ou des garnitures faisant "chicane". 6. Filtre suivant les revendications 2 et 3 ca- ractérisé en ce que la paroi (123) séparant le comparti- ment contenant le deuxième lavage (141) de celui qui con- tient le liquide de premier lavage (140) ainsi que la pa- roi (122) séparant le compartiment contenant le premier lavage (140) de celui qui contient les eaux-mères (139), présentent chacune une ouverture de passage (123 L, 122 L) d'un compartiment à l'autre, disposé à un niveau qui permet le passage du filtrat dans un sens imposé, d' un compartiment à l'autre. 7. Filtre suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes caractérisé en ce que chaque compar- timent (139, 140, 141) comporte en son fond des ouvertu- res d'évacuation (130, 131, 132) vers l'alimentation (136, 137, 138) de pompes à filtrat (133, 134, 135). 8. Filtre suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes caractérisé en ce que la partie col- lectrice (110) du distributeur comporte un secteur d'opé- rations annexes (129) isolé de la cuve par une paroi ho- rizontale (128) et comportant autant de chambres qu'il y a d'opérations annexes. 2561 127 9. Filtre suivant l'une quelconque des revendi- cations précédentes caractérisé en ce que la partie col- lectrice comporte une section de première filtration,dont l'ouverture (181) est réglée au moyen d'un clapet bascu- lable (180), le liquide recueilli rejoignant le comparti- ment de premier lavage (140).