Brevet FR2607721A1 — publié le 19880610

UNITE FILTRANTE COMPORTANT UN RESERVOIR CHAUFFE, EQUIPE D'UN AGITATEUR ET D'UN FOND FILTRANT La présente invention concerne une unité filtrante comportant un réservoir à symétrie de rotation qui est chauffé et monté de manière basculante sur un bâti, ce réservoir étant équipé d'un fond filtrant perméable aux liquides et d'un arbre d'agitateur sur lequel est fixée une traverse munie d'organes de brassage, cet arbre étant réglable en position axiale grâce à un dispositif de coulissement et rotatif grâce à un dispositif d'entraînement, l'entrée de l'arbre d'agitateur dans le réservoir étant située dans un col rentrant du réservoir. Une unité filtrante de ce genre est décrite par exemple dans le brevet allemand N 30 122 644. Avec ce dispositif, il est possible de mélanger, filtrer, laver et sécher différents produits, en particulier dans l'industrie chimique ou pharmaceutique. Pour chauffer en vue du séchage, la paroi du réservoir comporte un manteau chauffant. Pour augmenter la puissance de chauffage, cette unité filtrante connue est également à double paroi dans la zone du col rentrant, de sorte que le produit peut aussi être chauffé par un apport de chaleur à partir du col. Cependant, l'augmentation de la surface de chauffage et donc l'apport supplémentaire de chaleur sont limités en raison de la surface relativement petite du col du réservoir. En pratique, il s'est avéré en outre que des problèmes de surchauffe peuvent se manifester lors du traitement de produits sensibles à la température, comme c'est fréquemment le cas dans l'industrie pharmaceutique. C'est un risque qui existe avec le dispositif de chauffage connu, de sorte que le produit peut être altéré et même détruit. Sur le col du réservoir, il se forme une croûte qui est surchauffée et qui forme en plus une isolation thermique. Comme cette croûte forme une couche de séparation, la puissance de chauffage baisse. Si la croûte tombe dans le produit, elle le pollue. Contrairement au cas du chauffage par la paroi elle-même du réservoir, la croûte constitue ainsi un problème. Du fait que l'effet centrifuge agit négativement sur la surface de chauffage dans le cas du chauffage du col, contrairement à celui de la paroi intérieure du réservoir, le produit qui se trouve dans l'intervalle entre la surface de chauffage et les organes de brassage n'est pas brassé. Une croûte se forme - 2 - 22607721 alors sur la surface de chauffage du col, croûte qui ne peut pas se créer sur le reste de la surface de chauffage de la paroi intérieure du réservoir. Un autre inconvénient est qu'il faut prendre en compte les tolérances de trajectoire dues aux dilatations des matériaux en raison du chauffage du col de réservoir. Cela signifie qu'il faut maintenir les organes de brassage à plus grande distance de la paroi du réservoir pour qu'il n'y ait pas de contact. A cause de ces distances plus grandes, le produit n'est pas complètement décollé des parois lors du séchage, ni complètement évacué lors de la vidange. La perte de rendement qui en résulte est très importante, parce qu'il s'agit presque exclusivement de produits très chers. La présente invention a donc pour but de fournir une unité filtrante du type précité, agencée pour permettre un meilleur chauffage tout en évitant substantiellement des surchauffes et des pertes de rendement. Ce but est atteint par une unité filtrante caractérisée en ce que l'arbre d'agitateur est un arbre creux comportant un conduit d'amenée et un conduit de retour pour un fluide caloporteur, et en ce que la traverse et les organes de brassage comportent des canaux internes de chauffage qui sont reliés aux conduits d'amenée et de retour de l'arbre creux. Grâce au chauffage de la traverse et des organes de brassage, on obtient une surface de chauffage nettement plus grande que sur le col, et en outre agissant directement sur le produit. Grâce au mouvement relatif continuel entre les organes de brassage et le produit, l'échange thermique est nettement meilleur. Du fait que la position des organes de brassage et de la traverse est réglable en hauteur au moyen de l'arbre coulissant dans un sens et dans l'autre, il est possible de remuer le produit par étapes ou en continu. De cette manière, on peut modifier à volonté la surface de chauffage et de contact, ce qui permet de décortiquer systématiquement une galette de produit. Grâce au mouvement continuel et au bon échange thermique, il est clair qu'on évite des surchauffes, ainsi que la formation de croûtes. Comme le col n'est plus aussi sollicité au point de vue de la température, le problème des imprécisions de trajectoire ne se pose plus. On évite en outre des pertes thermiques ou des isolations supplémentaires qu'il y aurait lieu - 3 2607721 de prevoir dans la zone du col en cas de chauffage de celui-ci. Dans une forme de réalisation de l'invention, on peut prevoir que le conduit d'amenée débouche, a l'extrémité inférieure de l'arbre creux, dans un canal de chauffage s'étendant le long de la traverse et communiquant avec des canaux de chauffage qui sont ménagés dans les organes de brassage et dont les sorties sont raccordées au conduit de retour. On réalise ainsi d'une maniere simple un circuit du fluide caloporteur et son retour. Pour l'amenée et le retour du fluide dans l'arbre creux de l'agitateur, différentes solutions sont possibles. Une solution simple consiste en ce que le conduit d'amenée est formé par un tube intérieur central fixe, et en ce que le conduit de retour est un conduit annulaire qui s'étend dans l'espace compris entre ce tube intérieur et la surface intérieure de l'arbre creux. Il faut simplement veiller à une étanchéité convenable entre le tube intérieur fixe et l'arbre rotatif, c'est-a-dire une séparation entre les conduits d'amenée et de retour. A cet effet, on peut prévoir que l'extrémité supérieure du tube intérieur est fixée à un chapeau étanche qui assure l'étanchéité du conduit d'amenée et du conduit de retour, ce chapeau étant monté rotatif sur l'arbre de l'agitateur. A l'extrémité inférieure du tube intérieur, on peut placer une boîte d'étanchéité à labyrinthe entre la surface intérieure de l'arbre d'agitateur et le tube intérieur, afin de séparer l'amenée et le retour du fluide caloporteur. Le retour du fluide caloporteur des organes de brassage à l'arbre de l'agitateur peut se faire d'une manière quelconque. Par exemple, les organes de brassage peuvent comporter simplement, à leur extrémité opposée à l'amenée du fluide, des tubes transversaux qui débouchent dans le conduit de retour. Une autre possibilité, présentant moins de points susceptibles de défauts et. de dépôts, consiste en ce que les extrémités intérieures des organes de brassage débouchent dans un moyeu de fixation de la traverse, ce moyeu comportant des trous qui communiquent avec le conduit de retour. On evite ainsi une pièce intermédiare supplémentaire pour le conduit de retour. De plus, puisque le moyeu de fixation remplit cette fonction, on peut lui fixer les extrémités des organes de brassage, contrairement à la solution -4- 2607721 classique o celles-ci sont fixées à la traverse. Dans une forme de réalisation avantageuse, les organes de brassage sont des bras ayant une forme hélicoïdale, ce qui présente l'avantage connu de ne pas simplement pousser le produit, mais de le retourner régulièrement. Dans une forme de réalisation très simple et très efficace pour brasser et racler le produit, le profil transversal de la traverse est au moins approximativement triangulaire. De leur côté, les organes de brassage peuvent être constitués par des tubes munis de racloirs latéraux plats qui raclent le produit le long des parois du réservoir et le long du col. On décrira ci-dessous des exemples de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels la fig. I est une vue schématique en coupe longitudinale d'une unité filtrante selon l'invention, dans sa position dressée, la fig. 2 est une vue en coupe longitudinale de l'unité de la fig. 1, dans sa position renversée pour le processus de séchage, la fig. 3 représente, en coupe longitudinale et à une échelle agrandie, la partie inférieure de l'arbre d'agitateur, la fig. 4 est une vue en coupe longitudinale analogue à la fig. 3, mais avec une autre réalisation du raccordement des organes de brassage, la fig. 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la fig. 1, la fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 1, et la fig. 7 représente en coupe longitudinale la partie supérieure de l'arbre d'agitateur. La construction et le fonctionnement de l'unité filtrante sont bien connus dans leur principe, si bien qu'on ne décrira en détail ci-dessous que les éléments essentiels pour la présente invention. - Dans la position illustrée en fig. 1, le produit à traiter est filtré. Le réservoir I est pourvu d'un manteau chauffant 2, c'est-a-dire qu'il possède une double enveloppe Dans le bas du réservoir se trouve un fond filtrant 3 perméable aux liquides, et derrière lui un orifice d'extraction 4. La paroi du réservoir située à l'opposé du fond filtrant 3 est traversée par un arbre d'agitateur 5 qui pénètre dans le réservoir, lequel comporte à cet endroit un col rentrant 6 dont l'extrémité inférieure comporte un palier 7 de guidage de l'arbre 5. L'arbre 5 lui-même et son dispositif d'entraînement, ainsi qu'un dispositif de coulissement non représenté, sont montés directement sur le réservoir au moyen d'une bride 8. L'extrémité inférieure de l'arbre d'agitateur 5 porte une traverse 10 par l'intermédiaire d'un moyeu de fixation 9. Cette traverse elle-même porte deux organes de brassage constitués par des bras 11 ayant des formes en hélice ou en spirale. Comme le montrent les fig. 5 et 6, la traverse 10 et les bras 11 comportent des canaux de chauffage 12 et 13. La traverse 10 a un profil creux triangulaire réalisé par trois fers plats. Par contre, les bras 11 sont formés par un tube sur lequel sont soudées latéralement des plaques 14 dirigées vers la paroi intérieure du réservoir 1 et de son col 6 pour servir de racloirs. Pour l'opération de séchage, on fait basculer l'unité filtrante jusqu'à la position illustrée en fig. 2, ce basculement pouvant aller, s'il le faut, jusqu'à par rapport à la position illustrée en fig. 1. En même temps, on fait rentrer l'arbre d'agitateur 5 à l'intérieur du col 6 du réservoir. Le niveau du produit à sécher peut être aussi élevé que l'on veut; il est indiqué par une ligne ondulée 15 dans les fig. 1 et 2. Les fig. 3, 4 et 7 représentent plus en détail l'amenée et l'évacuation du fluide caloporteur. L'arbre d'agitateur 5 est un arbre creux qui est muni d'un tube intérieur central 16 fixé dans un chapeau étanche 17 à son extrémité supérieure. Un raccord coudé 18 relie une source de fluide chaud (non représentée) à l'alésage central du chapeau et au tube 16. Le chapeau 17 comporte en outre un raccord de sortie 19 pour le retour du fluide. L'évidement central du chapeau présente une symétrie de rotation et il renferme, en regard de l'arbre 5, un joint d'étanchéité et un palier à billes 20. - 6 - 2607721 A l'extrémite inférieure de l'arbre d'agitateur 5, entre le tube intérieur 16 et la paroi intérieure de l'arbre, il est prevu un joint d'étanchéité à labyrinthe 21 qui assure l'étanchéité entre l'amenée et le retour du fluide caloporteur. Le retour du fluide se fait dans un conduit annulaire 22 formé par un écartement approprié entre la surface extérieure du tube intérieur 16 et la surface intérieure de l'arbre 5. Dans le prolongement du tube intérieur 16, l'arbre 5 présente une cavité 23 en T débouchant radialement de part et d'autre dans les canaux de chauffage 12 de chacune des deux branches de la traverse 10. Près des extrémités de cette traverse, une extrémité de chaque bras 11 est fixée en face d'un orifice faisant communiquer le canal 12 de la traverse avec le canal 13 du bras. Le fluide circule dans les bras de l'extérieur vers l'intérieur. Toutefois, la circulation pourrait se faire dans le sens contraire, c'est-à-dire avec une amenée par le conduit annulaire 22 et un retour par le tube intérieur 16. Dans le cas de la fig. 3, les extrémités intérieures des bras 11 sont fermées et sont fixées sur la traverse 10, tandis qu'un court tube transversal 24 bifurque du bras en direction radiale vers l'arDre 5. Ces tubes 24 et des alésages correspondants 25 dans l'arbre 5 font communiquer les canaux 13 des bras avec le conduit annulaire 22 pour permettre l'évacuation du fluide caloporteur par le raccord 19 du chapeau 17. Dans le cas de la fig. 4, le raccordement par les tubes transversaux 24 est remplacé par un raccordement à travers le moyeu de fixation 9. Les extrémités des bras 11 sont ouvertes et sont soudées sur le moyeu 9 qui comporte à cet effet une surface oblique et des trous inclinés 26 en face d'alésages radiaux 27 de l'arbre 5 pour relier les canaux 13 des bras au conduit annulaire 22. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus, mais elle s'étend à toutes modifications ou variantes évidentes pour un homme du métier, dans le cadre défini par les revendications. 7 - 2607721 Revendications 1. Unite filtrante comportant un réservoir à symétrie de rotation qui est chauffé et monté de manière basculante sur un bâti, ce réservoir étant équipé d'un fond filtrant perméable aux liquides et d'un arbre d'agitateur sur lequel est fixée une traverse munie d'organes de brassage, cet arbre étant reglable en position axiale grâce à un dispositif de coulissement et rotatif grâce à un dispositif d'entraînement, l'entrée de l'arbre d'agitateur dans le réservoir étant située dans un col rentrant du réservoir, caractérisée en ce que l'arbre d'agitateur est un arbre creux (5) comportant un conduit d'amenée (16) et un conduit de retour (22) pour un fluide caloporteur, et en ce que la traverse (10) et les organes de brassage (Il) comportent des canaux internes de chauffage (12, 13) qui sont reliés aux conduits d'amenée et de retour de l'arbre creux (5). 2. Unité filtrante selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conduit d'amenée (16) débouche, à l'extrémité inférieure de l'arbre creux, dans un canal de chauffage (12) s'étendant le long de la traverse (10) et communiquant avec des canaux de chauffage (13) ménages dans les organes de brassage (11) et dont les sorties sont raccordées au conduit de retour (22). 3. Unite filtrante selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que le conduit d'amenée est formé par un tube intérieur central fixe (16), et en ce que le conduit de retour est un conduit annulaire (22) qui s'étend dans l'espace compris entre ce tube intérieur (16) et la surface intérieure de J'arbre creux (5). 4. Unité filtrante selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'extrémité supérieure du tube intérieur (16) est fixée à un chapeau etanche (17) qui assure l'étanchéité du conduit d'amenée et du conduit de retour. 5. Unité filtrante selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que, à l'extrémité inférieure du tube intérieur (16), une boîte d'étanchéité à labyrinthe (21) est placée entre la surface intérieure de l'arbre d'agitateur (5) et le tube intérieur (16). -8- 2607721 6. Unité filtrante selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les organes de brassage (Il) comportent, à leurs extrémités opposées à l'amenée du fluide, des tubes transversaux (24) qui débouchent dans le conduit de retour (22). 7. Unité filtrante selon l'une des revendications I à 5, caractérisée en ce que les extrémités intérieures des organes de brassage (Il) débouchent dans un moyeu (9) de fixation de la traverse (10) ce moyeu comportant des trous (26) qui communiquent avec le conduit de retour (22). 8. Unité filtrante selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les organes de brassage (11) ont une forme hélicoïdale. 9. Unite filtrante selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le profil transversal de la traverse (10) est au moins approxima- tivement triangulaire. 10. Unité filtrante selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les organes de brassage (11) sont constitués par des tubes munis de racloirs latéraux plats (14).