Brevet FR2578441A1 — publié le 19860912

La présente invention concerne un filtre autonettoyant du type comprenant une grille cylindrique filtrante définissant une chambre cylindrique intérieure fermée à chacune de ses extrémités, un dispositif d'alimentation raccordé a la chambre cylindrique pour y admettre un produit à filtrer sous une pression prédéterminée, un arbre tournant disposé coaxialement dans la chambre cylindrique, un dispositif de raclage, qui est porté par l'arbre tournant et qui est en contact glissant avec la grille filtrante, un premier dispositif d'évacuation pour l'évacuation des matières solides retenues par la grille filtrante, une enveloppe extérieure disposée autour de la grille filtrante et définissant avec elle une chambre annulaire extérieure pour collecter le filtrat liquide qui a traversé la grille filtrante, et un second dispositif d'évacuation relié à l'enveloppe extérieure pour en évacuer le filtrat. Les filtres du type décrit ci-dessus sont par exemple utilisés dans les installations pour la déshydratation mécanique des boues (voir par exemple les brevets français n05 2 321 456, 2 354 293 et 2 456 537). Le dispositif de raclage de ces filtres connus est habituellement constitué par une vis d'Archimède qui a une double fonction. La première fonction est de compacter les boues dans la Cambre cylindrique intérieure pour en extraire l'eau à tra vers les orifices de la grille filtrante. La seconde fonction est de racler la surface intérieure de la grille filtrante pour la nettoyer en continu. En fonctionnement, il peut arriver que des particules solides contenues dans les boues obstruent certains des orifices de la grille filtrante, ce qui diminue l'efficacité du filtre et oblige à effectuer de temps à autre un nettoyage plus poussé de la grille filtrante, nettoyage qui doit de toute façon etre effectué après des arrets prolongés du filtre.Habituellement, pour effectuer un nettoyage complet du filtre, ou bien celui-ci est démonté et la grille filtrante est passée au jet d'eau pour la laver, ou bien la grille filtrante est lavée, sans démonter le filtre, à l'aide d'un contre-courant d'eau qui est envoyé dans la chambre annulaire extérieure à travers le second dispositif d'évacuation, le contre-courant d'eau passant à travers la grille filtrante pour en détacher les particules solides et entratnant ces dernières vers le premier dispositif d'évacuation qui sert normalement à l'évacuation des boues. La présente invention a pour but de fournir un filtre autonettoyant, dans lequel la grille filtrante est lavée en continu pendant le fonctionnement du filtre par un contre-courant d'eau. A cet effet, le filtre selon la présente invention est caractérisé en ce que l'arbre tournant est creux, en ce que le dispositif de raclage comporte au moins un élément creux qui est ouvert en direction de la grille filtrante et qui communique avec l'arbre creux par des passages radiaux, et en ce que le second dispositif d'évacuation comporte des moyens propres à créer dans la chambre annulaire extérieure une contre-pression plus faible que la pression prédéterminée régnant dans la chambre cylindrique pendant le filtrage. Le second dispositif d'évacuation peut comporter une conduite qui s'étend vers le haut à partir de l'enveloppe, et les moyens créateurs de la contre-pression peuvent être constitués par un siphon qui est raccordé à ladite conduite et qui est situé à une hauteur prédéterminée au-dessus de l'enveloppe. On décrira maintenant -diverses formes d1e#écution de la présente invention en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en partie en élévation et en partie en coupe longitudinale, montrant une première forme d'exécution du filtre autonettoyant de la présente invention La figure 2 est une vue en coupe montrant, à plus échelle, un détail du filtre de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale montrant une seconde forme d'exécution du filtre autonettoyant de la présente invention. La figure 4 est une vue en coupe longitudinale montrant une troisième forme d'exécution du filtre autonettoyant de la présente invention. La figure 5 est une vue en perspective montrant un détail du filtre de la figure 4.' Le filtre 1 représenté sur la figure 1 peut par exemple faire partie d'une installation pouro la déshydratation mécanique des boues, du genre de celle qui est décrite dans la demande de brevet français de la demanderesse, déposée le meme jour que la présente demande de brevet et intitulée "dispositif de filtrage, notamment pour la déshydratation mécanique des boues". Le filtre 1 comporte une enveloppe cylindrique 2 supportée par un bâti 3. Une grille cylindrique filtrante 4 est disposée coaxialement à 11 intérieur de l'enveloppe 2 et définit à l'intérieur de celle-ci une chambre cylindrique intérieure 5 et une chambre annulaire extérieure 6. Deux flasques d'extrémité 7 et 8, de forme tronconique, sont respectivement fixés aux extrémités de l'enveloppe 2. Les flasques 7 et 8 obturent les extrémités de la chambre annulaire extérieure 6 et forment respectivement une chambre d'admission 9 et une chambre d'évacuation 11, qui. communiquent avec la chambre cylindrique 5. Le flasque 7 est pourvu d'un orifice d'admission 12, tandis que le flasque 8 est pourvu d'un orifice d'évacuation 13 auquel est raccordé un clapet taré 14 lui-même raccordé à une conduite d' évacuation 15. Le clapet taré 14 peut être constitué par une vanne pneumatique, de type connu. Un arbre tournant 16 est monté à rotation dans des paliers 17 et 18, qui sont respectivement fixés aux flasques 7 et 8, et s'étend coaxialement à l'intérieur des chambres 5, 9 et 11. Dans la chambre 5, l'arbre 16 porte un premier dispositif de raclage 19, qui est en contact glissant avec la surface intérieure de la grille cylindrique filtrante 4. Le dispositif de raclage 19 est constitué par une raclette 21, qui s'étend hélicoldalement autour de l'arbre 16, à distance de celui-ci, et qui est fixée audit arbre par des bras 22 qui s'étendent radialement à partir de l'arbre 16.La raclette hélicolale 21 est réalisée à partir d'un élément allongé creux, à section transversale en forme de U, qui est ouvert en direction de la grille filtrante 4. Comme montré dans la figure 2, à chacune des deux ailes latérales 21a et 21b de la raclette 21 est fixé un point d'étanchéité 23 en une matière élastomère, qui est en contact avec la surface intérieure de la grille filtrante 4. L'arbre 16 est creux et communique avec la raclette creuse 21 à travers les bras 22 qui sont constitués par des tubes. L'une des extrémités de l'arbre est obturée par un bouchon (non montré), tandis que son autre extrémité est raccordée par un joint tournant 24 à une conduite d'évacuation 25. Dans la chambre d'admission 9, l'arbre 16 porte une seconde raclette 26, qui est en contact glissant avec la surface intérieure tronconique du flasque 7, tandis que, dans la chambre 11, l'arbre 16 porte une troisième raclette 27 qui est en contact glissant avec la surface intérieure tronconique du flasque 8. Un ensemble moteur-réducteur (non montré) est relié par l'intermédiaire d'une transmission appropriée par exemple une roue à chacune 28 et une channe (non montrée), à l'une des extrémités de 2 l'arbre 16 pour l'entraîner en rotation. Une conduite d'évacuation 29 est raccordée à lten- veloppe 2. La conduite 29 s'étend verticalement vers le haut et est pourvue à son extrémité supérieure d'un siphon 31 situé à une hauteur h prédéterminée et réglable, de manière à établir une pression hydrostatique prédéterminée et réglable dans la chambre 6 comprise entre l'enveloppe 2 et la grille filtrante 4. Par exemple, pour une pression de 0,3 bar (0,3.10 5 Pa), la hauteur h sera d'environ 3 m. En fonctionnement, la pression de tarage de la vanne pneumatique 14 et la pression d'alimentation des boues sont réglées à une valeur comprise entre 1 et 5 bars (1 bar = 10 5 Pa) selon la résistance à-la filtration des boues introduites. Cette résistance à la filtration est elle-même fonction de la composition des boues et de l'efficacité du réactif de floculation mélange# aux boues. Par exemple, pour des boues normalement minéralisées (moins de 70 % en poids de matières organiques), la pression d'alimentation et la pression de tarage seront d'en viron 1,5 bar (1,5.10 -5 Pa). Par contre, pour des boues dont la teneur en matières organiques est supérieure à 70 % en poids, les pressions pourront atteindre 5 bars (5.10 ) Pa). Les boues floculées sont introduites par une pompe volumétrique (non montrée) dans la chambre d'admission 9 à travers l'orifice 12. De là, les boues pénètrent dans la chambre 5 et la chambre d'évacuation 11, mais elles sont arrêtées par la vanne pneumatique 14 qui obture l'ori- fice d'évacuation 13. Les flocs (particules de boues agglomérées par un polyélectrolyte) sont arrêtEs par la grille filtrante 4 et l'eau interstielle est chassée sous l'effet de la pression à l'extérieur de la grille 4. Ces flocs forment une couche de boues déshydratées (gâteau) contre la surface intérieure de la grille filtrante 4 et cette couche engendre une augmentation de pression à l'intérieur de la chambre 5.La raclette hélicoldale creuse 21 transporte le gâteau en continu vers la chambre d'évacuation 11, et les effets combinés de la pression et de la raclette 27 évacuent le gâteau à travers l'orifice de sortie 13. Quand la pression interne devient supérieure à la pression de tarage de la vanne pneumatique 14, celleci s'ouvre et permet l'évacuation du gâteau. Pendant ce temps, l'eau qui passe à travers la grille filtrante 4 et qui est collectée dans la chambre 6 est évacuée par la conduite 29. La raclette creuse 21 permet également un nettoyage (lavage à l'eau) de la grille filtrante 4. En effet, du fait de la pression hydrostatique qui règne dans la chambre 6 et qui est due à la colonne d'eau de hauteur h, une partie de l'eau qui se trouve dans la chambre 6 repasse à travers les parties de la grille filtrante 4 qui sont en regard de la raclette creuse 21, et elle entratne avec elle les particules de boues qui colmatent les orifices de la grille. L'eau chargée de particules de boues est évacuée à travers les bras tubulaires 22, l'arbre creux 16 et la conduite 27, et elle peut être par exemple recyclée en amont dans l'installation de déshydratation des boues. La figure 3 montre une autre réalisation du filtre de la présente invention utilisable notamment dans une installation de déshydratation des boues telle que celle qui est par exemple décrite dans le brevet français n 2 321 456. Les éléments du filtre 1 de la figure 3 qui sont identiques à ceux du filtre de la figure 1 ou qui jouent le même rôle sont désignés par les mêmes numéros de référence. Le filtre 1 de la figure 3 diffère de celui de la figure 1 en ce que le dispositif de raclage 19 est constitué par deux vis d'Archimède 32 et 33 qui sont fixées à l'arbre creux 16 et qui sont imbriquées l'une dans l'autre. L'espace 34 compris entre les deux vis 32 et 33 communique avec l'intérieur de l'arbre creux par des orifices 35 Du point de vue du nettoyage de la grille filtrante 4, le filtre de la figure 3 fonctionne de la même manière que celui de la figure 1. Dans ce cas, l'eau de lavage qui provient de la chambre annulaire 6 et qui repasse à travers les parties de la grille filtrante 4 situées en regard de l'espace 34, entralnent avec elles les par ticules de boues qui pourraient avoir colmater les orifices de la grille filtrante, et ces particules sont évacuées avec l'eau de lavage à travers l1espace 34, les orifices 35 et l'arbre creux 16.Du point de vue du filtrage, le filtre de la figure 3 diffère de celui de la figure 1 en ce que la pression dans la chambre 5 n'est pas établie par une pompe volumétrique à débit variable en combinaison avec la vanne pneumatique tarée 14, mais par la vis d'Archimède 32 qui comprime les boues en les poussant vers la vanne pneumatique tarée 14. La figure 4 montre une autre forme d'exécution du filtre 1 de la présente invention utilisable notamment pour filtrer des eaux brutes faiblement chargées en matières solides. Dans la figure 4, les éléments qui sont identiques ou qui jouent le même rôle que ceux du filtre de la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence. Dans le filtre 1 de la figure 4, le dispositif de raclage 19 est constitué par au moins un caisson parallélépipédique plat, par exemple deux caissons 36 et 37 comme montrés dans les figures 4 et 5. Chacun des deux caissons s'étend sur une moitié de la longueur de la chambre cylindrique 5 et communique avec l'intérieur de l'arbre creux 16 par une lumière allongée 38 formée dans celui-ci. Si un unique caisson était prévu, il s'étendrait sensiblement sur la totalité de la longueur de la chambre 5. Les deux caissons 36 et 37 sont fixés rigidement à l'arbre creux 16 dans des positions espacées angulairement de 180*. Chacun des deux caissons est ouvert en direction de la grille filtrante 4. L'arbre 16 du filtre 1 de la figure 4 peut être entrai'nué en rotation par un ensemble moteur-réducteur comme l'arbre des filtres des figures 1 et 3. Toutefois, suivant une disposition avantageuse, la chambre cylindrique 5 et l'arbre creux 16 s'étendent de préférence verticalement. Dans ce cas, le filtre I comporte une autre chambre 39 disposée au-dessous de la chambre 5 et l'arbre creux 16 s'étend vers le bas jusque dans la chambre 39 et est pourvu, à son extrémité inférieure, d'un tourniquet hydraulique 41. Le tourniquet 41 est constitué par deux tubes 42 et 43 qui s'étendent radialement à partir de l'arbre creux 16 dans des directions opposées et qui communiquent avec l'intérieur de l'arbre creux.Chacun des deux tubes 42 et 43 est obturé à son extrémité distante de l'arbre 16 et comporte, au voisinage de cette extrémité, plusieurs orifices latéraux 44 ou 45. Les orifices 44 -du tube 42 sont orientés dans une direction opposée à celle des orifices 45 du tube 43, et les deux directions sont orthogo nales à l'axe de l'arbre 16, de telle manière que les jets d'eau sortant par les orifices 44 et 45 engendrent un couple qui fait tourner l'arbre 16. Les eaux brutes sont admises dans la chambre cylindrique 5 à travers l'orifice d'admission 12 sous une pression prédéterminée, dont la valeur est par exemple supérieure à 2 bars (2.10.-5 Pa). L'eau passe à travers la grille filtrante 4, tandis que les particules de matières solides qu'elle contient sont arrêtées par ladite grille. L'eau filtrée est collectée dans la chambre annulaire 6 et une partie de cette eau est évacuée à travers l'orifice de sortie 29. L'orifice 29 est raccordé à un siphon tel que le siphon 31 de la figure 1, qui est situé à une hauteur prédéterminée, ou à tout autre moyen, par exemple une vanne tarée, permettant d'établir dans la chambre annulaire 6 une pression prédéterminée, par exemple 2 bars (2.1ost @ Pa), inférieure à la pression régnant dans la chambre 5. Une autre partie de l'eau filtrée contenue dans la chambre 6 repasse à travers les parties de la grille 4 qui se trC nt en regard des deux caissons 36 et 37, et elle entrain avec elle les particules de matières solides qui se sont accumulées contre la surface intérieure de la grille filtrante 4.Comme l'arbre 16 est entrasse en rotation par le tourniquet hydrau'.ique 41, la totalité de la surface intérieure de la grille filtrante 4 est ainsi nettoyée en continu pendant le processus de filtrage. L'eau de lavage est acheminée par 11 arbre creux 16 et le tourniquet hydraulique 41 jusque dans la chambre 39 d'où elle est évacuée à travers l'orifice de sortie 46 prévu dans le fond de la chambre 39. L'eau de lavage, qui est chargée de particules de matières solides, peut être recyclée dans la chambre cylindrique 5 en même temps que les eaux brutes à travers l'orifice d'admission 12. Il va de soi que les formes d'exécution de la présente invention qui ont été décrites ci-dessus ont été données à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modificatièns peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. - REVENDICATIONS 1. Filtre autonettoyant comprenant une grille cylindrique filtrante (4) définissant une chambre cylindrique intérieure (5) fermée à chacune de ses extrémités, un dispositif d'alimentation raccordé à la chambre cylindrique pour y admettre un liquide à filtrer sous une pression prédéterminée, un arbre tournant (16) disposé coaxialement dans la chambre cylindrique, un dispositif de raclage (19), qui est porté par l'arbre tournant et qui est en contact glissant avec la grille filtrante, un premier dispositif d'évacuation (14, 15 ;; 16, 41, 46) pour 11 évacuation des matières solides retenues par la grille filtrante, une enveloppe extérieure (2) disposée autour de la grille filtrante et définissant avec elle une chambre annulaire extérieure (6) pour collecter le filtrat liquide qui a traversé la grille filtrante, et un second dispositif d'évacuation (29, 31) relié à l'enveloppe extérieure pour en évacuer le filtrat, caractérisé en ce que l'arbre tournant (16) est creux, en ce que le dispositif de raclage (19) comporte au moins un élément creux (21 ; 32, 33 ; 36, 37) qui est ouvert en direction de la grille filtrante (4) et qui communique avec l'arbre creux (16) par des passages radiaux (22 ; 35 ; 38), et en ce que le second dispositif d'évacuation (29, 31) comporte des moyens (31) propres à créer dans la chambre annulaire extérieure (6) une contre-pression plus faible que la pression prédéterminée régnant dans la chambre cylindrique (5) pendant le filtrage. 2. Filtre autonettoyant selon la revendication 19 caractérisé en ce que le second dispositif dtévacuation comporte une conduite (29) qui s'étend vers le haut à partir de l'enveloppe (2), et en ce que lesdits moyens créateurs de contre-pression sont constitués par un siphon (31) qui est raccordé à ladite conduite (29) et situé à une hauteur prédéterminée (h) au-dessus de l'enveloppe (2). 3. Filtre autonettoyant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément creux (21) est cons titubé par un élément allongé à section transversale en forme de U, qui est enroulé en hélice autour de l'arbre creux (16), à distance de celui-ci, et qui est fixé audit arbre creux par des tubes (22) qui s 'étendent radialement à partir de l'arbre creux et qui forment les lesdits passages radiaux. 4. Filtre autonettoyant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'lEment creux est constitué par deux vis d'Archimède (32 et 33) qui sont fixées à l'arbre creux (16) et qui sont imbriquées l'une dans autre7 l'es- pace (34) compris entre les deux vis communicant avec l'arbre creux par des orifices (35) formés dans l'arbre creux. 5. Filtre autonettoyant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément creux est constitué par un caisson parallélépipédique plat (36) qui est fixé à l'arbre creux (16) et qui s'étend sur une partie substanbielle de la longueur de la chambre cylindrique (5), le caisson (36) commflnicant avec l'arbre creux par une lumière allongée (38) formée dans celui-ci, le caisson et l'arbre creux formant le premier dispositif d'évacuation. 6. Filtre autonettoyant selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux caissons (36 et 37) qui sont fixés à l'arbre creux dans des positions espacées angulairement de 180 et qui s'étendent chacun sur une moitié de la longueur de la chambre cylindri#que (5). 7. Filtre autonettoyant selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la chambre cylindrique intérieure (5) et l'arbre creux (16) s'étendent verticalement, en ce qu'une autre chambre (39) est disposée coaxialement a la chambre cylindrique (5) au-dessous de celle-ci, et en ce que l'arbre creux (16) s'étend vers le bas dans ladite autre chambre (39) et est pourvu, à son extrémité inférieure, d'un tourniquet hydraulique (41) propre à entraîner l'arbre creux en rotation