Brevet FR2610535A1 — publié le 19880812

La présente invention concerne l'équipement de séparation des suspensions et a notamment pour objet les filtres fonctionnant sous pression et, plus précisément, les filtrespresses à chambres. Il est efficace d'utiliser la présente invention pour la séparation des suspensions dans l'industrie chimique, par exemple pour fabriquer des colorants, des produits intermédiaires, des réactifs, etc., dans les industries pharmaceutique, pétrochimique, alimentaire ainsi que dans d'autres branches de l'industrie. Pour assurer la séparation des suspensions, on utilise, dans l'industrie chimique et les branches similaires de l'industrie, les filtres-presses à chambres mécanisés comportant des plaques de filtrage verticales, fabriquées à partir de thermoplastes, y compris polypropylène, polyéthylène, caoutchouc, etc. Du point de vue de la construction, le filtre-presse en question est constitué par deux plaques de base, assemblées rigidement au moyen de tendeurs, entre lesquelles est logé un jeu de plaques de filtrage disposées verticalement, et une plaque mobile pourvue d'une commande (voir, par exemple, brevet d'invention de la R.F.A. n0 1138739, Cl. int. BOlD 25/12, publié le 16 mai 1963). Les plaques de filtrage portent des orifices d'amenée et d'évacuation des fluides à séparer formant des canaux après le serrage du jeu de plaques. Chaque plaque de filtrage présente une surface de drainage approfondie communiquant avec les orifices d'évacuation du filtrat et revêtue d'un tissu filtrant. Au cours du processus de filtration les plaques de filtrage verticales formant un jeu sont comprimées au moyen de la plaque mobile et la suspension est refoulée sous pression dans les canaux appropriés entre chaque paire de plaques revêtues d'un tissu filtrant. La phase liquide de la suspension traverse le tissu filtrant et est évacuée du filtre par les orifices de drainage et les canaux.La phase solide de la suspension est arrêtée par le tissu filtrant et forme un dépôt, qui est enlevé dudit tissu recouvrant les plaques à l'aide d'un racloir, par un procédé mécanisé ou manuel, à la fin du processus de séparation après que la plaque mobile a été déplacée et que les plaques de filtrage ont été éloignées les unes des autres. En utilisant les plaques en polypropylène en tant que matériau de construction, on donne la possibilité d'utiliser ces filtres pour la séparation des suspensions fortement corrosives ce qui est très important dans le cas de l'industrie chimique. Cependant, la nécessité de débarrasser chaque plaque du dépôt impose un travail manuel pénible demandant une main-d'oeuvre importante ce qui ne permet pas d'utiliser ces filtres dans les procédés de fabrication modernes hautement mécanisés et productifs; de plus, l'évacuation manuelle du dépôt crée des conditions antihygiéniques dans l'atelier, augmente la durée de contact du personnel avec les produits toxiques, etc. On connatt un autre filtre-presse à chambres, doté de plaques verticales, y compris celles fabriquées en polymère, dans lequel au cours de l'évacuation du dépôt, le filtre étant ouvert, le tissu filtrant est secoué au moyen d'une commande mécanique (voir, par exemple, brevet de la R.F.A. n0 1184324, Cl. Int. BOID 25/12, publié le 2 septembre 1965), ce qui assure l'évacuation du dépôt retenu par le filtre. Toutefois, le filtre-presse, réalisé selon la construction décrite n'assure par l'évacuation des dépôts fortement adhérents au tissu, assez souvent il ne se débarrasse que partiellement dudit dépôt et impose lui aussi une surveillance permanente et un travail manuel. Donc, ce filtre-presse ne convient pas non plus pour les installations modernes hautement productives. L'antériorité la plus proche de l'invention revendiquée est constituée par un filtre-presse comprenant un jeu de plaques de filtrage disposées horizontalement enveloppées successivement d'une bande en boucle, tendue par l'intermédiaire de galets disposés sur les supports fixés rigidement sur les plaques (voir, par exemple, brevet d'invention des Etats-Unis d'Amérique n0 3583566, Cl. Int. BOlD 25/12, publié le 8 juin 1971). Le filtre comporte aussi deux plaques de base accouplées rigidement par des tendeurs principaux de façon à former une carcasse et un mécanisme de serrage des plaques de filtrage, constitué par une plaque mobile, actionnée par un vérin moteur hydraulique, et des collecteurs d'amenée et d'évacuation des fluides à séparer.La bande en boucle de tissu filtrant, montée sur les galets, couvre la surface de drainage de la plaque, passe par l'organe d'entrainement du tissu et par le dispositif tendeur. Le fonctionnement du filtre-presse décrit ci-dessus est analogue à celui des autres filtres-presses. La suspension à séparer est refoulée sous pression dans le filtre par l'intermédiaire du collecteur, le filtrat passe à travers le tissu filtrant et est évacué du filtre suivant la surface de drainage des plaques et par les canaux tandis que la phase solide est arrêtée par le tissu filtrant et forme un dépôt. Le processus de filtrage, le lavage et le soufflage du dépôt étant terminés, on ouvre le filtre-presse en écartant la plaque mobile et chacune des plaques de filtrage et on met en marche la bande en boucle de tissu filtrant par l'intermédiaire de l'organe d'entraînement. Ainsi, le dépôt est évacué du filtre sans aucun travail manuel et versé dans la trémie de réception. Les plaques de filtrage du filtre-presse réalisé selon la construction décrite sont fabriquées à partir d'aciers hautement alliés et d'alliages coûteux et difficiles à obtenir. L'emploi d'aciers et d'alliages dans la fabrication des plaques de filtrage est du aux charges mécaniques importantes transmises auxdites plaques par les axes des galets, fixés rigidement aux plaques par l'intermédiaire de supports, pendant le déplacement du tissu en vue d'évacuer le dépôt. Mene les plaques en acier et alliage fortement allié se détériorent vite dans les fluides fortement corrosifs utilisés dans la chimie et les branches voisines de. l'in- dustrie et elles ne peuvent pas pratiquement jouer leur rôle dans certains fluides (par exemple: mélanges d'acides) à cause de la corrosion. Quant aux plaques en polymères, par exemple en polypropylène, ayant une bonne résistance à la corrosion mais une faible résistance mécanique#, il est impossible de les utiliser à cause de fortes charges mécaniques agissant sur les plaques du filtre de construction donnée. Ainsi, malgré la mécanisation totale de toutes les opérations, le filtre-presse donné ne peut pas être utilisé dans le cas de fluides fortement agressifs dans la chimie et les branches similaires de l'industrie. On s'est donc proposé de créer un filtre-presse à chambres dans lequel la répartition de la charge engendrée à la suite du mouvement de la bande de tissu filtrant permet d'élever la fiabilité et l'universalité de l'instal latîon.Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un filtre-presse à chambres comportant deux plaques de base entre lesquelles est placé un jeu de plaques de filtrage enveloppées, à tour de rôle, d'une bande en boucle de tissu filtrant tendue au moyen de galets, monté sur des supports immobilisés sur les plaques, des tendeurs principaux assurant l'assemblage rigide des plaques de base et formant une carcasse, un mécanisme de serrage des plaques de filtrage constitué par une plaque mobile avec un vérin moteur hydraulique et des collecteurs d'amenée et d'évacuation des fluides à séparer, caractérisé, selon l'invention, en ce que, chacun des galets des supports correspondants est monté mobile et bute contre le tendeur correspondant lors de la tension de la bande fermée de tissu filtrant. Ceci permet de protéger les plaques contre la charge créée par la bande de tissu filtrant en mouvement et d'appliquer cette charge aux tendeurs. Il est rationnel de pratiquer, dans l'extrémité libre de chaque support, une encoche horizontale, dont les dimensions géométriques dépassent celles de l'axe de galet à loger dans ladite encoche. Cette construction est assez simple et permet toujours d'assurer, lorsque la bande de tissu filtrant est tendue, que les axes des galets butent contre les tendeurs et, de décharger ainsi les plaques de filtrage. Il est possible de disposer le galet monté sur la plaque mobile d'un côté de l'axe vertical du filtre-presse, et le galet monté sur la carcasse de l'autre côté dudit axe dans le sens de déplacement de la bande. Cette mesure permet de réduire la longueur de la bande de tissu filtrant. Il est avantageux que le diamètre du galet dépasse l'épaisseur de la plaque de filtrage correspondant. La bande de tissu filtrant étant tendue et mise en mouvement, cette mesure permet d'éviter le frottement excessif entre les surfaces du tissu et de la plaque et, réduire ainsi la charge agissant sur le tissu et les plaques. Il est avantageux que le filtre-presse comporte au moins deux tendeurs supplémentaires, montés parallèlement aux tendeurs principaux avec un décalage vers l'axe vertical du filtre-presse. Ce mode de réalisation permet, en utilisant les galets, dont le diamètre dépasse l'épaisseur des plaques, de comprimer sans aucun inconvénient le jeu de plaques de filtrage pendant le fonctionnement du filtre. Il est avantageux d'accoupler rigidement les tendeurs supplémentaires et les tendeurs principaux. Ce mode de réalisation permet d'élever la résistance des tendeurs et de diminuer la quantité de métal nécessaire à sa fabrication. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 schématise une vue d'ensemble du filtre-presse à chambres, selon l'invention; - la figure 2 schématise les supports avec les encoches horizontales à ouvertures de dessus, selon l'invention; - la figure 3 schématise le filtre-presse avec les galets répartis, suivant le mouvement de la bande de tissu filtrant, sur la plaque mobile et la carcasse du filtre, selon l'invention; - la figure 4 schématise le filtre-presse avec les tendeurs supplémentaires, selon l'invention; - la figure 5 schématise une coupe suivant les flèches V-V de la figure 4. Le filtre-presse à chambres revendiqué comporte, comme représenté sur la figure 1, deux plaques de base X, assemblées rigidement l'une avec l'autre au moyen des tendeurs 2 formant la carcasse du filtre. La carcasse du filtre abrite un jeu de plaques de filtrage 3 et une plaque mobile 4, munie d'un vérin moteur hydraulique 5 monté sur l'une des plaques de base 1. Les plaques de filtrage 3 peuvent être fabriquées à partir de tout matériau utilisé actuellement à ces fins, par exemple du polypropylène. La plaque mobile 4 et le vérin moteur hydraulique 5 sont liés entre eux et constituent, un mécanisme de serrage des plaques de filtrage 3. Les plaques de filtrage 3 sont munies de collecteurs 6 dont un ou deux servent à amener la suspension à séparer et les autres sont destinés à amener le liquide laveur et le gaz comprimé et à évacuer le filtrat produit ou le gaz utilisé et l'eau de lavage. Sur les plaques de filtrage 3, on a fixé rigidement les supports 7 qui portent des galets 8 servant à déplacer la bande 9 de tissu filtrant en boucle. Les extrémités libres des supports 7 (figure 2) sont pourvues d'encoches horizontales 10 dans lesquelles sont logés les axes li des galets 8. Les dimensions géométriques de l'encoche horizontale 10 et notamment sa longueur L dépassent les dimensions géométriues, notamment le diamètre d, de l'axe du galet 8 (L > d). La bande en boucle 9 de tissu de filtrage se situe entre les plaques de filtrage 3 et les enveloppes successives par l'intermédiaire des galets 8 sur lesquels elle est tendue à l'aide d'un dispositif tendeur particulier non représenté sur les figures. Pour réaliser la bande fermée 9, on peut utiliser un tissu bien connu à fibres naturelles ou synthétiques. Dans le filtre-presse revendiqué, le galet 12 (figure 3), le plus proche suivant le sens de déplacement de la bande 9, monté sur la plaque mobile 4, et le galet 13 monté sur la carcasse du filtre peuvent être disposés de part et d'autre de l'axe vertical du filtre-presse, c'est-à-dire, par exemple, le premier galet 12 se trouve du côté de déchargement du dépôt et l'autre galet 13 est disposé du côté opposé du filtre-presse. De plus, il est rationnel que, dans le filtre-presse revendiqué, le diamètre D du galet 8 (figure 4) soit plus grand par comparaison à l'épaisseur T de la plaque de filtrage 3 correspondante (D > T).Le filtre-presse peut être doté de tendeurs supplémentaires 14 (figure 5), montés parallèlement aux tendeurs principaux 2 et avec un certain décalage vers l'axe vertical du filtre. Les galets tendeurs 8 sont conventionnellement subdivisés en galets pairs et impairs. A la tension, les galets 8 pairs butent contre les tendeurs principaux 2 et ceux impairs, contre les tendeurs supplémentaires 14 et ils n'enpêchent pas les uns les autres pendant le fonctionnement du filtre-presse. Les tendeurs principaux 2 et les tendeurs supplémentaires 14 peuvent être accouplés rigidement entre eux, par exemple, au moyen de tôles de fer et de soudures. Les tendeurs supplémentaires 14 peuvent être montés soit d'un côté du filtre-presse, du côté de déchargement du dépôt, soit des deux côtés. Le filtre-presse à chambre, objet de la présente invention, fonctionne de la façon suivante. Au moyen du vérin moteur hydraulique 5 (figure 1), la plaque mobile 4 serre le jeu de plaques de filtrage 3 et la bande 9 de tissu filtrant tendue entre elles, contre l'une des plaques de base 1. Pendant la montée de la plaque mobile 4, une partie de la bande 9 de tissu filtrant se trouve dégagée et est rattrapée par l'intermédiaire du mécanisme tendeur du tissu (non représenté sur la figure). Dans le jeu de plaques 3 ainsi serrées un des collecteurs 6 sert à amener la suspension refoulée sous pression qui arrive au tissu filtrant de chaque plaque de filtrage 3 et l'autre collecteur 6 sert à évacuer le filtrat obtenu après le tissu filtrant de chaque plaque de filtrage. La vitesse de filtration et la valeur de la couche de dépôt dépendent de nombreux facteurs et, avant tout, des propriétés de filtration de la suspension à séparer, de la pression d'amenée de la suspension au filtre, de la durée de l'opération de filtrage etc. L'amenée de la suspension par le collecteur 6 s'arrête dès que le tissu filtrant se trouve couvert d'une couche de phase solide de la suspension, à ce moment ces collecteurs 6 sont utilisés pour amener successivement le liquide laveur et l'air comprimé nécessaires pour laver et souffler le dépôt de phase solide. Après le lavage et le séchage, le dépôt est évacué du filtre. A cet effet, la plaque mobile 4 est déplacée au moyen du vérin moteur hydraulique 5, les plaques de filtrage 3, disposées horizontalement, s'écartent et s'arrêtent à une distance égale les unes des autres. La bande 9 en boucle du tissu filtrant est tendue sur les galets 8 par l'intermédiaire du même mécanisme tendeur. Ensuite, la bande 9 en boucle de tissu filtrant est mise en mouvement par un mécanisme particulier (non représenté sur la figure) et le dépôt, se déplaçant conjointement avec la bande 9, est enlevé de tout l'ensemble de plaques 3 simultanément et évacué du filtre-presse. Le dépôt étant évacué et les propriétés de filtrage du tissu étant régénérées, le jeu de plaques de filtrage 3 horizontales est de nouveau serré au moyen de la plaque mobile 4 et le cycle de filtrage recommence. Lorsque la bande 9 en boucle de tissu filtrant se tend pendant la descente de la plaque mobile et l'évacua- tion du dépôt, les axes 11 (figure 2) des galets 8 se déplacent dans les encoches horizontales 10 des supports 7 et butent contre les tendeurs 2 formant la carcasse du filtre-presse. A ce moment, toute la charge de la bande 9 de tissu filtrant en mouvement est transmise par les supports 7 aux tendeurs 2 et 14 et non pas aux plaques 1. Pendant la descente de la plaque mobile 4 et des plaques de filtrage 3, la bande 9 en boucle de tissu filtrant s'étire. Il convient de noter qu'elle présente une longueur plus grande dans le cas où le galet 12 (figure 1), monté sur la plaque mobile 4, et le galet 13, monté sur la carcasse du filtre-presse se situent d'un même côté que dans le cas où ces galets 12 et 13 (figure 3) se trouvent sur deux côtés différents. Dans le cas où le diamètre D des galets 8 (figure 4, 5) est plus grand que l'épaisseur T de la plaque 3, les axes 11 des galets 8 pairs et impairs butent contre les différents tendeurs et notamment: tendeurs principaux 2 et tendeurs supplémentaires 14 respectivement. Le fait que le diamètre D du galet 8 est plus grand par comparaison à l'épaisseur T de la plaque 3 permet d'éviter le frottement de la bande fermée 9 de tissu filtrant contre les plaques 3 pendant le mouvement de ladite bande en vue d'évacuer le dépôt. D'autre part, le décalage des galets 8 les uns par rapport aux autres et leur appui contre les tendeurs principaux 2 et les tendeurs supplémentaires 14 ne nuisent pas à l'étanchéité du jeu de plaques du filtre ni au fonctionnement de ce dernier. D'après sa conception, le filtre-presse revendiqué prévoit l'emploi de plaques de filtrage fabriquées à partir de polymères et peut servir à la séparation des suspensions fortement corrosives dans les industries chimique, pharmaceutique ainsi que dans d'autres branches de l'industrie. Le filtre-presse permet de filtrer les suspensions concentrées en phase solide allant jusqu'à 500 g/l, de bien laver le dépôt avec une quantité réduite de liquide laveur, de sécher efficacement le dépôt au moyen du gaz comprimé et de l'évacuer en un point déterminé, par exemple, dans une trémie ou un autre appareil. L'évacuation du dépôt accumulé dans le filtre est accompagnée par la régénération des propriétés de filtrage du tissu ce qui permet de maintenir le haut niveau de rendement du filtre. Le fait de décharger le dépôt à un même endroit permet l'assemblage aisé du filtre avec des équipements en aval (trémie, séchoir, réacteur, etc.) ce qui rend beaucoup moins coûteux les chaînes technologiques, dont l'entretien devient plus simple et sur. Grâce aux plus larges possibilités d'utilisation des polymères le filtre de construction donnée nécessite moins de métal pour sa fabrication par comparaison aux filtres connus, il est moins coûteux et présente une gamme d'utilisation plus large. REVENDICATIONS 1. Filtre-presse à chambres comportant deux plaques de base (1) entre lesquelles est placé un jeu de plaques de filtrage (3) enveloppées, à tour de rôle, d'une bande (9) en boucle de tissu filtrant tendue au moyen de galets (8), montés sur des supports (7), fixés à demeure sur les plaques (3), des tendeurs principaux (2) assurant l'assemblage rigide des plaques de base (1) et formant une carcasse, un mécanisme de serrage des plaques de filtrage (3), constitué par une plaque mobile (4) munie d'un vérin moteur hydraulique (5) et des collecteurs (6) d'amenée et d'évacuation des fluides à séparer, caractérisé en ce que chaque galet (8) des supports (7) correspondants est monté mobile et bute contre le tendeur (2) lors de la tension de la bande en boucle de tissu filtrant. 2. Filtre-presse à chambres selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité libre de chaque support (7) porte une encoche horizontale (10), dont lesdimen- sions géométriques sont supérieures à celles de l'axe (ll) du galet (8), qui est logé dans ladite encoche (10). 3. Filtre-presse à chambres selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le galet (12) monté sur la plaque mobile (4) et le galet (13), monté sur la carcasse, dans le sens de mouvement de la bande, sont disposés de part et d'autre de l'axe vertical du filtre-presse. 4. Filtre-presse à chambres, selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le diamètre du galet (8) est supérieur à l'épaisseur de la plaque de filtrage (3) correspondante. 5. Filtre-presse à chambres selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux tendeurs supplémentaires (14), montés parallèlement aux tendeurs principaux (2) avec un décalage vers l'axe vertical du filtre-presse. 6. Filtre-presse à chambres selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tendeurs supplémentaires (14) sont accouplés rigidement aux tendeurs principaux.