Brevet FR2582539A1 — publié le 19861205

La prxsentc invention concerne une cellule de fil- tration pour la sdparation de la phase liquide d'une suspension de solides pulvérulents. De nombreuses industries mettent en oeuvre des suspensions de solides pulvérulents dans des liquides. Ces solides peuvent être des matières minérales (minéraux,maté riaux etc...) de formes et tailles diverses,le diamètre équivalent moyen des quantités solides ne dépassant pas- 2mrn et la valeur minimale de ce diamètre étant de l'ordre de 0,1 micron , ou bien encore des matières organiques telles que des fibres. La concentration en matière solide peut varier de 0,01 S à 60-70 en masse. Les liquides sont constitués principalement par des solutions aqueuses contenant des composés chimiques plus ou moins concentrés, ou bien encore des solvants organiques. Dans les installations mettant en oeuvre de telles suspensions de solides pulvérulents, il est nécessaire de pouvoir procéder, en différents points de ces installations, à des contrôles des caractéristiques de la seule phase liquide. Ces caractéristiques peuvent être divers paramètres physico-chimiques tels que le pH, le pouvoir ox > do-rêduc- teur, la concentration résiduelle en différents composés,la concentration en un gaz déterminé dissout, la viscosité, la température etc... Le contrôle des paramètres physico-chimiques du liquide récupéré, exempt de particules solides, peut être effectué suivant différentes techniques tels que capteurs électro-chimiques, spectroscopie, sonde thermique, chromatographie liquide ou organique, absorption atomique etc... La présente invention a pour but de fournir une cellule de filtration de conception particulièrement simple permettant d'assurer d'une manière fiable la séparation de 1a phase liquide d'une suspension de solides pulvérulents. A cet effet cette cellule de filration est caracté- risée en ce qu'elle comprend deux plaques planes accolées suivant un plan de joint, serrées l'une contre l'autre et emprisonnant entre ellesau moins un élément filtrant plan I imitant, avec les deux plaques, respeetivement un pre nier compartiment alimenté on suspension et un second compartiment recueillant le filtrat c'est-à-dire la phase liquide séparée de la suspension, la première plaque dans laquelle est creusé le premier compartiment, est percée d'au moins un orifice d'entrée et d'au moins un orifice de sortie de la suspension, l'un de ces orifices étant proche d'une paroi latérale du compartiment tandis que l'autre orifice est situé à distance du premier dans une position centrale ou sensiblement sur un axe central,et dans le premier compartiment est logé un canal de guidage de l'écoulement de la suspension, entre les orifices d'entrée et de sortie, ce canal de guidage s'étendant suivant un parcours sinueux ou en spirale entre ces deux orifices. Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention le canal de guidage de la suspension est délimité par une cloison sinueuse ou en spirale faisant partie intégrante de la première plaque et qui s'étend perpendiculairement à partir du fond du premier compartiment de cette plaque. Suivant une variante d'exécution de l'invention le canal de guidage de la suspension est constitué par une cloison sinueuse ou en spirale qui est solidaire de la face de l'élément filtrant tournée vers le premier compartiment. La cellule de filtration suivant l'invention est insérée dans le circuit habituel parcouru par la suspension dont la phase liquide doit être extraite, par l'intermddiai- re d'un module de raccordement en dérivation sur la canalisation principale La cellule de filtration suivant l'invention offre l'avantage d'avoir une grande robustesse et d'être très facile h entretenir. On décrira ci-après,b titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une cellule de filtration suivant l'invention La figure 2 est une vue en plan de la plaque inférieure d'une variante d'exécution de la celluSe de filtra- tion, plaque qui est creusée de manière à présenter le canal de guidage de l'écoulement de la suspension. La figure 3 est une vue en coupe faite suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est une vue en perspective d'une cellule de filtration dont la plaque supérieure est montée g pivotement autour d'un axe horizontal. La figure 5 est une vue en élévation schématique d'un module de raccordement de la cellule de filtration La cellule de filtration suivant l'invention qui est représentée sur la figure 1, est constituée de deux plaques planes è savoir une plaque inférieure 1 et une plaque supérieure 2 qui sont accolées suivant un plan de joint et emprisonnent entre elles au moins un élément filtrant plan 3. Cet élément filtrant comprend un médium filtrant 4, constitué, par exemple, par une membrane ou une toile, entourée d'une bordure surmoulée 5 en matière plastique. Dans la forme d'exécution de l'invention représentée sur la figure 1 l'élément filtrant est emboité, par sa bordure en saillie 5, dans un évidement 6 de même forme qui est ménagé dans la face supérieure de la plaque inférieure 1. Dans le fond de cet évidement 6 débouchent deux orifices savoir un orifice d'entrée 8 du flux de suspension aqueuse et un orifice 9 de sortie de cette suspension. Les deux orifices 8 et 9 sont percés de part en part dans la plaque 1 et ils débouchent dans la face inférieure de celle-ci pour être raccordés à des canalisations en dérivation elles-mêmes relies à la canalisation principale dont la suspension doit être extraite, comme on le verra plus loin. Suivant une variante en réalisation la plaque inférieure 1 pourrait être percé de plusieurs orifices P et de plusieurs orifices de sortie 8. L'élément filtrant 3,lorsqu'il est serré entre les deux plaques 1 et 2, délimite avec les plaques deux compar piments , Si savoir un compartiment inférieur dans lequel circule la suspension, entre l'orifice d'entre P et ltori- fice de sortie 9, et un compartiment supérieur o est recueillie la phase liquide qui vient d'être séparée de la suspensiOn. Dans la forme d'exécution de l'invention représen tée sur la figure 1 l'élément filtrant 3 porte, sur sa face inférieure, c'est-à-dire celle délimitant le compartiment inférieur, un canal de guidage destiné à canaliser l'écoule- ment de la suspension, dans le compartiment inférieur, entre le ou les orifices d'entrée ss et le ou les orifices de sortie 9, de façon que cet écoulement suive un parcours sensiblement en spirale, comme il est indiqué par les flè- ches de la figure 1. Ce canal de guidage en spirale est matérialisé par une cloison 10 qui est solidaire de la face inférieure de l'élément filtrant 3 et qui s'étend en spirale, de manière à former un canal étanche partant de l'endroit où se trouve l'orifice d'entrée 8 et allant jusqu'à l'endroit où se trouve l'orifice de sortie 9.Comme on peut le voir sur la figure 1, l'orifice d'entrée 8 est proche de la paroi latérale de l'évidement 6 dans lequel est logé l'élément filtrant 3, c'est-à-dire de la paroi latérale du compartiment inférieur, tandis que l'orifice de sortie 9 est situé sur l'axe longitudinal de la plaque inférieure 1 et de l'évidement 6 ou au voisinage de cet axe suivatn que le nombre de spire de la spirale est pair ou impair. Toutefois la disposition inverse pourrait être adoptée, c'est-à-dire que la suspension pourrait être introduite dans le compartiment inférieur par l'orifice 9 jouant le rote d'orifice d'entrée et elle pourrait sortir par l'orifice 8. Suivant une variante de réalisation le canal de guidage de l'écoulement pourrait s'étendre suivant un trajet sinueux entre le ou les orifices d'entrée 8 et le ou les orifices de sortie 9. De préférence l'orifice d'entrée 8 est incliné par rapport à la verticale de manière que la direction de I'écoulement de la suspension fasse, à son entrée dans le compartiment inférieur, un angle obtus ouvert vers le bas, comme on peut le voir d'aprxs la forme de la premier flèche matériatisant ltdcoulement sur la figure 1. La forme en spirale ou sinueuse du canal de guidage de la suspension permet de réduire au minimum la perte de charge dans un espace relativement réduit et on peut ainsi utiliser d'une manière optimale la surface filtrante. Par ailleurs les dimensions du canal de filtration en spirale sont choisies de manière à assurer une bonne répartition hydraulique du liquide. Par exemple le canal délimité par la paroi 11 en spirale peut avoir une Largeur de 4Nmm et une hauteur de 5mm, ce qui donne, pour une vitesse d'écoulement de la suspension dans le compartiment inférieur de fl,5m/s un débit de 0,35 m3/heure de suspension à l'intérieur de la cellule. Au cours de l'écoulement en spirale ou sinueux de la suspension à filtrer dans le compartiment inférieur, celleci reste au contact de l'élément filtrant 4 et sous l'effet de la pression, la phase liquide traverse le médium filtrant 4 et passe dans le compartiment supérieur qui est délimité par la bordure 5 de l'élément filtrant 3 et la face inférieure de la plaque supérieure 2. Dans cette plaque 2 est percé un conduit 10 qui débouche dans la face inférieure de la plaque d'une part dans le compartiment supérieur, à l1in- térieur de la bordure 5 de l'élément filtrant 3, et d'autre part à l'extérieur de cette bordure, en un point où il se raccorde avec un autre conduit 11 percé dans la plaque inférieure 1 et débouchant dans une face latérale de celle-ci. Ce conduit 11 est relié à un appareil destiné à mesurer les paramètres physico-chimiques du filtrat. Les figures 2 et 3 représentent une variante d'exécution dans laquelle le canal de filtration est délimité par une paroi en spirale(ou sinueuse) 12 faisant partie intégrante de la plaque inférieure 1 et s'étendant vers le haut, perpendiculairement au fond 7 de l'évidement 6.Dans ce cas, la face inférieure du médium filtrant 4 de l'élément filtrant 3 est rigoureusement plane et prend appui sur l'arête supérieure de la cloison de séparation en spirale 12. Les plaques 1 et 2 sent serrées l'une sur l'autre par tout moyen approprié. De préférence, ainsi qu'il est reprdsenté sur la figure a, i a plaque supérieure e i 2 est monté de manière h pouvoir pivoter, par rapport à la plaque inférieure fixe 1, autour d'un axe longitudinal horizontal xx' qui est décalé latéralement , ce qui facilite l'ouverture de la cellule de filtration , par exemple lorsqu'il s'agit de changer l'élément filtrant 3. Dans toutes les formes d'exécution de l'invention la paroi délimitant le canal de guidage est réalisée, de préfé rené, en un matériau non abrasif. La figure 5 illustre une forme d'exécution d'un module de raccordement 13 qui est destiné à relier la cellule de filtration suivant l'invention à une canalisation 14 dans laquelle circule la suspension dont on veut extraire la phase liquide. Le module de raccordement 13 comprend une section de tube 15 destinée à remplacer la partie équivalente de la canalisation 14 et comportant une vanne de régulation 16. A cette section de tube 15 sont raccordés deux tubes de branchement 17 et 18 pourvus de vannes respectives 19 et 20 et qui sont reliés à leur tour, par l'intermédiaire de deux tubes souples respectifs 21 et 22, aux orifices d'entrée 8 et de sortie 9 de la suspension dans la cellule. On voit également sur la figure 5 un appareil de mesure 23 qui est raccordé au conduit 11 de la plaque inférieure 1 par lequel sort le filtrat dont les paramètres physico-chimiques doivent être analysés. REVENDIC7TIO'JS 1.- Cellule de filration caractérisée en ce qu'elle comprend deux plaques planes (1,2) accolées suivant un plan de joint, serrées l'une contre l'autre et emprisonnant entre elles au moins un élément filtrant plan (3) délimitant, avec les deux plaques (1,2) , respectivement un premier compartiment alimenté en suspension et un second compartiment recueillant le filtrat c'est-à-dire la phase liquide sépare de la suspension, la première plaque (1) dans laquelle est creusé le premier compartiment, est percée d'au moins un orifice d'entrée Ce) et d'au moins un orifice de sortie (9) de la suspension, l'un de ces orifices (8) étant proche d'une paroi latérale du compartiment tandis que l'autre orifice (9) est situé à distance du premier dans une position centrale ou sensiblement sur un axe central,et dans le premier compartiment est logé un canal (10) de guidage de l'écoulement de la suspension, entre les orifices d'entrée (8) et de sortie (9), ce canal de guidage (10) s'étendant suivant un parcours sinueux ou en spirale entre ces deux orifices. 2.- Cellule de filtration suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le canal de guidage (10) de la suspension est délimité par une cloison sinueuse ou en spirale faisant partie intégrante de la première plaque(1) et qui s'étend perpendiculairement à partir du fond (7) du premier compartiment de cette plaque. 3.- Cellule de filtration suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le canal de guidage(10) de la suspension est délimité par une cloison sinueuse ou en spirale qui est solidaire de la face de l'élément filtrant (s) tournée vers le premier compartiment. 4.- Cellule de filtration suivant l'une quPlconque des revendications précédentes caractérisée en ce que dans la seconde plaque (2) est percé un conduit (in) qui débouche ds la face intérieure de la plaque d'une part dans le second compartiment à l'intérieur de la bordure (5) de lté- liment filtrant (3), et d'autre part h l'extérieur de cette bordure, en un point o il se raccorde avec un autre coniuit (iî# percé dans la première plaque (1) et débouchant dans une face latérale de celle-ci, cedernier conduit (11) étant relié à un appareil (23) destiné à mesurer les paramètres physico-chimiques du filtrat. 5.- Cellule de filtration suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractirisée en ce que la seconde plaque (2) est montée de manière à pouvoir pivoter, par rapport à la premiers plaque fixe 1, autour d'un axe longitudinal horizontal xx' qui est décalé latéralement. 6.- Cellule de filtration suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle est reliée à une canalisation (14) dans laquelle circule la suspension dont on veut extraire la phase liquide, par un module de raccordement (13) comprenant une section de tube (15) destinée à remplacer la partie équivalente de la canalisation (14), comportant une vanne de régulation (16) et b laquelle sont raccordés deux tubes de branchement (17,18) pourvus de vannes respectives (19,20) et qui sont reliés à leur tour, par l'intermédisire de deux tubes souples respectifs (21,22), aux orifices d'entrée et de sortie (8,9) de La suspension dans la cellule.