Brevet FR2589080A1 — publié le 19870430

La présente invention concerne un plateau de filtre à pression du type à membranes. Les performances des filtres à pression ont été améliorées par l'utilisation de ce type de plateau dont chaque face est munie d'une membrane étanche déformable qui est en contact avec la toile filtrante, d'abord au cours de la formation du gâteau par filtration hydraulique où la toile filtrante est appuyée sur la membrane, pais au cours du compactage du gâteau qui a pour but d'en extraire une partie du liquide résiduel, opération au cours de laquelle c'est la membrane qui vient repousser la toile filtrante de manière à compacter le gâteau contre la toile filtrante voisine, elle-même soumise à une action identique. Il existe à ce jour deux types de plateaux à membranes : les uns sont monoblocs en polypropylène et les autres équipés de membranes élastiques. L'inconvénient des plateaux monoblocs est que si une membrane se fend, ce qui n'est pas exceptionnel compte tenu des efforts auxquels elle est soumise, c'est le plateau complet qu'il convient de changer. Au contraire, les membranes élastiques sont amovibles et peuvent donc être remplacées sans qu'il soit nécessaire de remplacer tout le plateau. Mais elles présentent d'autres inconvénients. Certaines membranes sont fixées par encastrement de leur bord dans une gorge située à la périphérie du plateau, soit sur champ, soit sur plat. Elles présentent l'inconvénient d'être compliquées à fabriquer et, de plus, l'usinage d'une gorge dans un plateau est difficile et coûteux. D'autres membranes sont simplement pincées entre une plaque médiane et un cadre, ce qui permet d'utiliser des membranes simples et donc peu conteuses. Mais ces membranes sont soumises à une compression variable au cours de chaque cycle de filtration, avec une valeur maximum lorsque la presse est fermée, et cette variation de compression provoque une accélération du vieillissement des membranes. De plus, elle s'accompagne d'une forte sollicitation radiale au moment du compactage où, sous l'action d'un fluide sous pression, la membrane presse la toile filtrante contre le gâteau.Cette sollicitation radiale peut se traduire soit par un glissement de la membrane entre plaque médiane et cadre extérieur et un non-retour en position normale à la fin d'un cycle, ce qui va nécessiter chaque fois une intervention, soit par une détérioration qui rend la membrane rapidement inutilisable. Pour remédier aux inconvénients de cette sollicitation radiale, on a proposé une membrane terminée à sa périphérie par un talon s'étendant perpendiculairement de chaque côté de la membrane elle-meme de manière à ltempêcher de se déplacer radialement, avec en plus, un certain jeu dans le dispositif de fixation de la membrane pour que celle-ci reprenne correctement sa place au repos ou au lavage. Mais il reste l'inconvénient de la compression variable et du vieillissement accéléré qui en découle. Par ailleurs, toutes ces membranes sont nécessairement traversées par les alimentations en produits à filtrer, ce qui constitue un autre inconvénient dans la mesure où il s'agit de dispositifs d'alimentation fixes alors que les membranes se déforment à chaque cycle. Il découle de cela des sollicitations locales sur les membranes et la formation d'un gâteau irrégulier dans la zone de la toile filtrante entourant ces dispositifs d'alimentation. La présente invention a pour but d'obvier aux inconvénients cidessus en proposant un plateau de filtre à pression du type à membranes, nouveau de conception et de réalisation. Ce plateau, qui comprend une plaque médiane flanquée de chaque côté d'un cadre et d'une membrane, est caractérisé en ce que chaque cadre comporte des moyens de tenue d'une membrane indépendants des pressions exercées latéralement sur le plateau. Suivant une réalisation intéressante de l'invention, chaque membrane possède, à sa périphérie, un rebord renforcé, venant s'encastrer dans une rainure en forme prévue sur le côté du cadre s'appuyant sur la plaque médiane. la tenue de la membrane et son étancheité, dues à la coopération de son rebord renforcé avec la rainure portée par le cadre, sont ainsi indépendantes de la pression s' exerçant sur les plateaux au moment de la fermeture de la presse. De plus, cette disposition permet d'avoir une plaque médiane toute simple, sans autre usinage que celui nécessaire à l'état de surface désirée, et de remplacer facilement une membrane en cas de détérioration. Suivant une autre réalisation intéressante de l'invention, la plaque médiane comporte un bourrelet assurant un positionnement de la membrane à mi-chemin entre sa position pendant la période de filtration et sa position pendant la période de compactage de manière à diminuer les contraintes que subit une membrane en passant de la position de repos à l'une des positions de filtration ou de# compactage. Suivant une variante, les cadres comportent, à l'extérieur des rainures recevant les rebords des membranes, un ou des emplacements suffisants pour recevoir les orifices nécessaires au fonctionnement du filtre. Suivant une variante de réalisation du bourrelet et du bord intérieur du cadre sur lequel est tenue la membrane, la forme donnée à ce bourrelet et à ce bord permet d'éviter à cette membrane tout mouvement de pivotement autour d'un axe fixe lorsqu'elle se déplace au cours des diverses phases de l'opération de filtration, grâce à des mouvements d'enroulement et de déplacement donnant des appuis successifs à la membrane de manière à diminuer les contraintes qu'elle subit en passant d'une position à l'autre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre en se référant aux figures jointes qui montrent un exemple, donné à titre indicatif et non limitatif, de réalisation de la présente invention. La figure 1 est une vue en élévation d'un plateau à membrane réalisé suivant l'invention. La figure 2 est une coupe suivant Il-Il de la figure 1 et montrant partiellement deux plateaux accolés en position de filtration. La figure 3 est une coupe suivant 111-111 de la figure 1 montrant partiellement deux demi-plateaux accolés également en position de filtration. La figure 4 est une coupe suivant IV-IV de la figure 1 montrant partiellement deux plateaux accolés en position de compactage. La figure 5 est une coupe partielle d'un plateau en position neutre vue suivant la coupe V-V de la figure 1. Le plateau se compose essentiellement d'une plaque médiane (1) sur laquelle on a deux cadres (2) fixés par des vis (3), deux bourrelets collés (4) et deux poignées (5) de manutention, et de deux membranes (6 ) à cannelures. Chaque membrane (6) comporte à sa périphérie, un rebord (7) qui vient s'insérer au montage dans une rainure de l'un des cadres (2), rainure qui se continue par un dégagement correspondant à l'épaisseur de la membrane. Les vis (3) sont réparties tout autour du plateau pour assurer la fixation régulière des cadres (2) sur la plaque médiane (1) Les bourrelets (4) sont disposés sur la plaque médiane sensiblement au droit du bord intérieur des cadres (2), et l'épaisseur de chaque bourrelet est telle que la partie la plus éloignée de la plaque médiane (1) se trouve dans un plan sensiblement à mi-chemin entre le plan contenant le côté de la plaque médiane sur lequel il est collé et le plan contenant la surface, opposée à la plaque média, du cadre situé du me cOté, Le plateau comprend quatre orifices 9, 9, 10 et ll),disposés à l'extérieur des membranes (6) et traversant à la fois la plaque médiane (1) et les cadres (2). Chaque cadre (2) comporte: d'une part, un dégagement (12) allant de l'orifice (8) à la périphérie intérieuiedu cadre et, d'autre part, des passages (13, 14 et 15) allant des orifices (9, 10 et 11) également à la périphérie intérieure dudit cadre. Dans la zone (12) la fixation des cadres (2) est renforcée pour assurer ltétancheité des membranes (6). Chaque plaque médiane (1) est pourvue d'une canalisation (16) débouchant des deux côtés de la plaque au-delà des bourrelets (4), c'est à dire sous les membranes (6). Enfin, deux toiles filtrantes (17) reliées de façon étanche par un manchon (23) recouvrent les deux côtés de chaque plateau. Dans ces conditions, le fonctionnement s'effectue comme expliqué ci-après. A l'arrêt, les toiles filtrantes (17) sont dans la position montrée sur la figure 5, c'est à dire sensiblement situées dans les plans des surfaces extérieures des cadres (2). Quant aux membranes (6), leur partie libre appuyée sur les bourrelets (4) est sensiblement parallèle aux toiles filtrantes (17). Durant les périodes de# filtration, l'alimentation sous pression en liquide à filtrer se fait, d'un plateau à l'autre, par les orifices (8) suivant les flèches (18) et, pour chaque plateau par les dégagements (12) (flèches 19) qui amènent ce liquide dans les chambres de filtration (22) constituées par deux toiles filtrantes (17) voisines. Etant donné que les orifices d'alimentation (8) sont situés dans la partie périphérique des toiles filtrantes qui est pincée entre les cadres (2), toute la partie centrale qui est la partie filtrante est soumise à une tension homogène, contrairement aux filtres connus dans lesquels la toile filtrante est traversée par l'alimentation dans la zone même de filtration. Sous la pression d'alimentation, une partie du liquide passe à travers les toiles filtrantes et, par les interstices entre les cannelures, ces filtrats s'écoulent, soit par les passages (13) (flèche 20 a figure 3) dans les orifices (9) qui constituent une sorte de collecteur dans lequel lesdits filtrats circulent suivant la flèche (21), soit par les passages (14) dans le collecteur constitué par les orifices (10), soit par les passages (15) dans le collecteur constitué par les orifices (11). Au cours de la phase de filtration, le liquide à filtrer envoyé dans les chambres de filtration (22) repousse les toiles filtrantes (17) sur les membranes (6) qui sont, à leur tour, repoussées contre la plaque médiane (1) comme illustré figure 2. Dans ce mouvement, les membranes (6) se sont appuyées sur les bourrelets (4) en s'enroulant dessus sans être soumises à un véritable mouvement de pivotement ni, à fortiori, de cisaillement, comme elles l'auraient été si elles avaient été pincées dans une simple encoche aux deux bords identiques et de même niveau. Lorsque la phase de filtration est terminée, on coupe l'alimentation en liquide à filtrer et, pour assécher les gâteaux contenus dans les chambres (22) et les compacter, on envoie de l'air comprimé sous les membranes (6) par les canalisations (16) des plaques médianes (1) (flèches 24 figure 4). On notera que, du fait que l'alimentation en liquide à filtrer se fait hors des membranes (6), il y a étancheité entre cette alimentation en liquide et l'arrivée d'air comprimé, ce qui évite les dispositions particu lières qui devraient être prises si l'alimentation en liquide à filtrer se faisait par un orifice traversant la membrane étanche. L'air comprimé décolle d'abord les membranes de la plaque médiane sur laquelle elles sont appuyées puis les repousse vers les chambres (22), chaque membrane repoussant à son tour la toile filtrante appuyée sur elle à l'encontre de la toile filtrante et de la membrane voisines. Il s'ensuit une compression aboutissant à une compaction du gâteau contenu dans les chambres(22),le liquide évacué au cours de cette compression-compaction quittant toujours l'appareil par les passages (13, 14 et 15) et les collecteurs (9, 10 et 11). Au cours de cette phase, chaque membrane (6) s'est d'abord déroulée du bourrelet (4) sur lequel elle était appuyée puis a continué un mouvement de gonflement tendant à écraser le gâteau contenu dans la chambre (22) voisine contre la membrane (6) du plateau adjacent, chaque membrane repoussant la toile filtrante correspondante. Ainsi, comme dans le passage de la position neutre à la position de filtration, les membranes n'ont pas eu à pivoter à proprement parler : elles se sont déployées seulement grâce à la forme des bourrelets (4) et du bord intérieur des cadres (2) et à la position décalée des uns et des autres. Le montage choisi pour les membranes fait que celles-ci ne subissent aucun écrasement au serrage des plateaux les uns contre les autres, puisque ni les dimensions des dégagements (12) dans les cadres (2) ni celles de l'écartement entre ceux-ci et les bourrelets (4) ne sont modifiées lors de ce serrage. Par rapport aux filtres, à la plaque médiane et cadres latéraux, le montage décrit plus haut ne demande aucun usinage particulier de la plaque médiane (1). Par ailleurs, la forme et le positionnement des bourrelets (4) et la forme arrondie du bord intérieur des cadres (2) présentent un triple avantage : de première part, en phase de filtration, une toile filtrante ne peut pas venir se coincer entre une membrane et son cadre, de deuxième part, à l'arrêt, chaque membrane est à mi-distance entre la position de filtration dans laquelle elle est en appui sur une plaque médiane et la position de compactage dans laquelle elle est en appui à l'encontre de la membrane voisine. D'où une usure moindre des membranes, et enfin de troisième part, les appuis des membranes varient en fonction de chaque position de celles-ci, ce qui les protègent du vieillissement dû aux déformations successives. Il est entendu que l'on peut, sans sortir de l'invention, modifier des détails de construction ou leur arrangement tout en obtenant les mêmes résultats. Par exemple les manchons (23) pourraient être remplacés par des dispositifs à écrou classiques. Par exemple également, les circuits des collecteurs (9, 10 et 11) pourraient être reliés à un circuit d'eau de lavage pour assurer le lavage du gâteau obtenu entre deux toiles filtrantes ou à un circuit d'air de séchage. De même, les bourrelets (4), au lieu d'être collés, pourraient être fixés de toute autre manière sur la plaque médiane (1) ou meme en faire partie intégrante en venant de moulage avec elle. REVENDICATIONS 1) Plateau de filtre à pression du type à membranes, comportant une plaque médiane flanquée de chaque eôté d'un cadre et d'une membrane, caractérisé en ce que chaque cadre (2) comporte des moyens de tenue d'une membrane (6) indépendants des pressions exercées latéralement sur le plateau. 2) Plateau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de tenue et d'étancheité de la membrane (6) sont constitués par un logement du cadre sur lequel est appuyée ladite membrane, ce logement coopérant avec un rebord périphérique (7) de ladite membrane. 3) Plateau suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'alimentation en produits à filtrer se fait par un orifice (8) traversant le plateau à l'extérieur des membranes (6) qu'il porte. 4) Plateau suivant la revendication 3, caractérisé en ce. que la plaque médiane (1) porte, de chaque caté, un bourrelet (4) disposé sensiblement au droit du bord intérieur des cadres (2) et sur lequel s'appuie une membrane (6). 5) Plateau suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les points d'appui de la membrane (6) sont différents lors de la filtration et lors du compactage. 6) Plateau suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la forme arrondie et l'épaisseur du bourrelet (4) sur lequel s'appuie la membrane (6) positionnent celle-ci à une distance sensiblement égale de sa position en période de filtration et de sa position en période de compactage. 7) Plateau suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le bord intérieur de chaque cadre (2) présente un profil arrondi. 8) Plateau suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les membranes (6) sont pincées entre les bords intérieurs des cadres (2) et les bourrelets (4) portés par la plaque médiane (1).