Brevet FR2617733A1 — publié le 19890113

La présente invention se réfère à des dispositifs de filtrage et concerne, en particulier, un dispositif de filtrage destiné à être relié à une ligne d'arrivée de fluide à filtrer, contenant des matières à retirer et une ligne de refoulement ou de décharge de fluide filtré, dont lesdites matières ont été enlevées La présente invention a été développ#e dans le but particulier d'un emploi possible pour le filtrage des fluides réfrigérants employés dans les traitements ou usinages mécaniques, en particulier les fluides de refroidissement à l'huile émulsionnée à base eau-huile intégrée et autres. Dans la majeure partie des cas, les huiles de refroidissement utilisées sont de type organique, ce qui fait qu'elles contiennent des bactéries aérobiques qui se nourrissent de particules contenant de l'oxygène, présentes dans lthuile. Le mouvement dans les canalisations de sortie des zones de traitement ou d'usinage, un long séjour dans des récipients de collecte, au contact de la boue et d'autres composants ne permet pas, en général, la digestion de ces bactéries aérobiques qui ont ainsi tendance à s'éteindre. Il se produit ainsi une rupture, c'est-à-dire une scission entre l'eau et l'huile contenues dans l'émulsion de refroidissement, ce qui rend impossible une réutilisation immédiate de celle-ci. La présente invention se fixe pour but de réaliser un dispositif de filtrage auto-nettoyant qui permet d'effectuer une action d'épuration efficace sur lesdits fluides réfrigérants, en évitant les inconvénients soulignés précédemment. Selon la présente invention, cet objet est réalisé grâce à un dispositif filtrant du type spécifié plus haut, caractérisé par le fait qu'il comprend - une enveloppe totalement fermée, pourvue d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie, destinée à être reliée, respectivement, à ladite ligne d'arrivée et à ladite ligne de sortie, et susceptibles d'être sélectivement ouvertes et fermées, - un élément de cloison qui subdivise ladite enveloppe en une première chambre communiquant avec ladite ouverture d'entrée, et une seconde chambre, communiquant avec ladite ouverture de sortie; ledit élément de cloison comprenant au moins un organe filtrant entièrement tubulaire, avec paroi perméable audit fluide, qui s'étend à l'intériéur de ladite première chambre, ce qui fait que la surface extérieure dudit organe filtrant est susceptible de définir une surface d'accumulation pour lesdites matières à enlever, - un réseau de soufflage d'aériforme, comprenant au moins une section s'étendant à l'intérieur d'un organe filtrant complètement tubulaire au moins, et - des moyens de commande desdites ouvertures d'entrée et de sortie et dudit réseau de soufflage, susceptibles de fonctionner selon une séquence alternée, - a) une phase de filtrage, dans laquelle lesdites ouvertures d'entrée et de sortie sont ouvertes et ledit réseau de soufflage est désactivé, de sorte que ledit fluide pénè- tre dans un organe filtrant au moins, au travers de ladite paroi perméable et lesdites matières à enlever se déposent sur ladite surface de collecte, et - b) une phase de nettoyage, dans laquelle lesdites ouvertures d'entrée et de sortie sont fermées et ledit réseau de soufflage est activé, de sorte que ledit aériforme sort d'un organe filtrant au moins, à travers ladite paroi perméable, entraînant les matières à enlever déposées sur ladite surface de collecte et en provoquant leur collecte dans ladite première chambre. L'invention a également pour objet un installation de filtrage comprenant plusieurs dispositifs filtrants ayant les caractéristiques spécifiées plus haut, reliés entre eux en batterie entre ladite ligne d'arrivée et ladite ligne de dé- charge. Il est prévu dans l'installation des moyens de commande centralisés susceptibles de commander de manière coor donnée les ouvertures d'entrée et de sortie et 16 réseaux de soufflage associés à tous les dispositifs filtrants reliés en batterie, en évitant le déroulement simultané de la phase de nettoyage dans un nombre de dispositifs filtrants supérieur à un nombre déterminé. Il est ainsi possible d'assurer dans tous les cas le fonctionnement de l'installation. L'invention va maintenant être.décrite essentiellement à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux planches de dessins joints dans lesquels - la figure 1 illustre schématiquement, suivant une coupe diamétrale verticale, la structure d'un dispositif de filtrage selon l'invention, - la figure 2 correspond à une vue prise suivant la flèche Il de la figure 1, reproduite à une échelle fortement agrandie, - la figure 3 est une coupe suivant la ligne#III-IlI de la figure 1, - la figure 4 reproduit, dans ce cas également à échelle agrandie, la partie de la figure 1 indiquée par la flèche IV, et - la figure 5 illustre schématiquement la structure de l'installation conforme à l'invention. Dans les dessins, il est désigné d'une façon générale par 1, un dispositif de filtrage destiné à être intercalé entre une ligne d'arrivée I d'un fluide à filtrer (par exemple une émulsion réfrigérante d'eau-huile utilisée durant le déroulement d'une opération mécanique et contenant des copeaux et autres particules à enle#ver) et une ligne de décharge 0 par laquelle le fluide filtré et épuré des particules qu'il contient est recyclé à l'utilisation. Le dispositif 1 est essentiellement constitué par une enveloppe 2 (habituellement réalisée en matériaux métalliques), totalement close et pourvue d'une ouverture d'entrée 3 communiquant avec la ligne d'arrivée I et d'une ouverture de sortie 4 communiquant avec la ligne de décharge 0. Il est associé aux ouvertures d'entrée 3 et de sortie 4 les vannes respectives (électrovannes) 5 et 6 qui permettent d'ouvrir et de fermer sélectivement les ouvertures 3 et 4. L'enveloppe 2, de section de préférence circulaire, présente une partie inférieure 7 évasée en entonnoir convergent vers une ouverture inférieure de décharge 8, contrôlée elle aussi par une vanne (électrovanne) 9. L'enveloppe 2 est fermée a la partie supérieure~ par un couvercle 10, amovible sélectivement, sur lequel il est monté un dispositif distributeur pneumatique susceptiblediête alimenté en air sous pression provenant d'une source d'air comprimé 12. 13 désigne une bride qui s'étend transversalement dans l'enveloppe 1, adjacente à son extrémité supérieure. La bride 13 subdivise le volume intérieur de l'enveloppe 2 en une première chambre 14, correspondant approximativement à la portion médiane et à la portion inférieure de l'enveloppe 2, et une seconde chambre 15, correspondant approximativement à la portion supérieure de ladite enveloppe 2. La première chambre 14 communique avec l'ouverture d'entrée 3, alors que la seconde chambre 15 communique avec l'ouverture de sortie 4. La bride 13 qui sort du dessous de la cloison interne de l'enveloppe 2, supporte une pluralité d'organes filtrants 16, chacun d'eux étant essentiellement constitué d'une chemise tubulaire à paroi perforée, et donc perméable, dont l'extrémité supérieure est reliée de façon étanche à la bride 13, en regard d'une ouverture correspondante de celle-ci. Chaque organe filtrant 16 s'étend donc vers le bas à partir de la bride 13, à l'intérieur de la première chambre 14. En même temps, la cavité interne de chaque organe filtrant 16 s'avère communiquer de fait avec la seconde chambre 15. Comme on peut mieux le voir sur les vues agrandies des figures 1 et 2, les organes 16 sont essentiellement constitués par des manches filtrantes réalisées par un procédé d'électroformage galvanique, de préférence effectué sur nickel pur. Les parois de chaque organe filtrant i6-sont pourvues de trous de section hexagonale; lesdites parois se développant selon une conformation généralement tronconique ou troncopyramidale, se rétrécissant à partir de la surface extérieure vers la surface intérieure de l'organe 16. Les ouvertures 17 présentent des dimensions diamétrales comprises entre 30 microns environ et 120 microns environ. Lesdites dimensions sont considérées pour le moment comme préférentielles en raison du domaine d'emploi possible indiqué plus haut. Il est naturellement possible d'utiliser des ouvertures 17 de dimensions différentes, en fonction des exigences spécifiques de l'application. De même, en ce qui concerne le nombre d'éléments filtrants 16, le choix est effectué en fonction des exigences spécifiques de l'application et il est même possible de n'utiliser, éventuellement, qu'un seul organe 16. A l'intérieur de chaque organe filtrant 16 il est dispose en position généralement axiale un tuyau pneumatique tubulaire correspondant 18 faisant face au distributeur pneumatique 11 et pourvu d'une pluralité de trous de soufflage 19 distribués le long de l'élément tubulaire 18, en regard de différents niveaux altimétriques. Le dispositif 1 est en fait destiné à être utilisé avec la seconde chambre 15 disposée en position supérieure par rapport à la première chambre 14, avec des organes filtrants 16. immergés dans le fluide de refroidissement alimenté à l'intérieur de la chambre 14 par l'ouverture d'entrée 3. Chaque trou 19 est muni d'un clapet à bille correspondant 20 (ou d'un autre dispositif similaire) qui permet au trou 19 de s'ouvrir, permettant la décharge de l'aériforme provenant de la source 12 par le dispositif 11, uniquement quand le niveau L du fluide a l'intérieur de la chambre 14 tombe au dessous du niveau altimétrique auquel le trou 19 est situé. Ce résultat peut être obtenu, par exemple, en utilisant des vannes dans lesquelles l'élément obturateur (sphère 20) est repoussé en position de fermeture par un élément élastique tel qu'un ressort 21 susceptible de maintenir l'obturateur en position de fermeture contre la pression pneumatique exercée par la source 12, uniquement quand sa force de poussée est assistée par la pression fluidique produite par le fluide qui se trouve à l'intérieur de la chambre. On peut naturellement obtenir le même résultat par des moyens fonctionnellement équivalents, connus de l'homme de l'art. 22 désigne une unité électrique ou électronique (centrale) qui commande le fonctionnement des vannes 5, 6, 9 de la source d'aériforme sous pression 12 et (ou) du distributeur 11, de manière à réaliser une séquence ordonnée de phases de filtrage et de phases de nettoyage du dispositif de filtrage. Dans l'exemple de réalisation illustré, la commutation entre les deux phases est commandée par la centrale 22 en fonction du signal généré par un capteur barymétrique 23, représenté ici associé à l'ouverture d'entrée 3. Le capteur 23 est sensible au gradient de pression du fluide existant entre l'ouverture d'entrée 3 et l'ouverture de sortie 4 et donc à ladite perte de charge du circuit de fluide dans le dispositif de filtrage. Durant la phase de filtrage, la vanne.9 qui commande l'ouverture de décharge 8 est fermée et la source d'aériforme sous pression 12 est désactivée. Les vannes 5 et 6 sont par contre maintenues en position d'ouverture. Par conséquent, le filtre à filtrer pénètre à l'intérieur de la première chambre 14 par l'ouverture d'entrée 3 pour passer ensuite a l'intérieur de la seconde chambre 15 en traversant les parois perforées des organes de filtrage 16. En raison des dimensions des ouvertures 17 prévues dans ces organes de filtrage, les matières (copeaux, saletés et scories en général) entraînées par le fluide sont retenues à la surface extérieure des-organes de filtrage 16, tandis que le fluide filtré s'accumule à l'intérieur de la chambre 15 pour sortir ensuite par le dispositif 1, au travers de l'ouverture de sortie 4. Les surfaces extérieures des organes de filtrage 16 servent donc d'une véritable surface collectrice pour les matières qui sont enlevées du fluide soumis au filtrage. En raison de l'accumulation progressive des matières qui sont enlevées, les dimensions nettes des ouvertures 17 tendent à diminuer, ce qui augmente ainsi le gradient de. pression (perte de charge) entre l'ouverture d'entrée 3 et l'ouverture de sortie > . Lorsque ce gradient de pression atteint un niveau prédéterminé, le capteur ba-rymétrique 23 envoie un signal de commutation à la centrale 22 qui commande le début de la phase de nettoyage. Au cours de cette phase, les vannes 5 et 6 sont fermées, ce qui interrompt le passage du fluide à filtrer dans le dispositif 1. En même temps, la vanne 9 s'ouvre, rendant l'ouverture de décharge 8 praticable, tandis que le réseau de soufflage 11, 12, 18 est activé. Le niveau L du fluide de la première chambre 14 baisse rapidement, ce qui fait que les orifices 19 sont progressivement ouverts. Le jet d'air projeté par chacun de ces trous vient frapper violemment (à partir de sa surface interne) une partie correspondante de la paroi de l'organe de filtrage correspondant 16 et sort de l'organe de filtrage 16 par les ouvertures 17. L'effet de l'action de soufflage ainsi produite provoque l'enlèvement des matières qui se sont déposées sur la surface extérieure des organes de filtrage 16, causant leur retombée à l'intérieur de la première chambre 14 et sa sortie en conséquence vers l'extérieur du dispositif 1 par le conduit de décharge 8. A la fin de l'opération de nettoyage (qui est retardée pendant une période de temps déterminée) la centrale 22 commande à nouveau le passage à la phase de filtrage décrite précédemment. Dans l'installation de la figure 5, désignée d'une façon générale par 100, plusieurs dispositifs du type décrit précédemment sont reliés entre eux en batterie, avec les ouverture res respectives d'entrée 3 et de sortie 4 reliées aux lignes d'arrivée I et de décharge 0, par l'intermédiaire des vannes respectives 5 et 6. Un collecteur 110 assure la liaison des éléments distributeurs 11 des différents dispositifs 1 à la source d'aériforme sous pression 12. Une unité de commande centralisée 220 commande de facon coordonnée, outre le réseau de soufflage, l'ouverture et la fermeture de toutes les vannes 5 et de toutes les vannes 6 de l'installation, ainsi que de toutes les vannes 9 associées aux ouvertures de décharge 8 (non représentées explicitement sur la figure 5 pour éviter une complication graphique excessive) et le fonctionnement de l'unité de soufflage 12. Le fonctionnement de chacun des dispositifs 1 compris dans l'installation 100 s'effectue selon les critères décrits précédemment. Toutefois, dans ce cas la commutation entre la phase de filtrage et la phase de nettoyage, au lieu de se faire sur la base d'un signal barométrique tel que celui généré par l'élément 23, est réalisée de préférence en mode coordonné dans les différents dispositifs 1, selon un programme de temps prédéterminé. Ceci dans le but d'éviter que, dans des conditions particulières, tous les dispositifs 1 montés entre eux en batterie ne viennent à se trouver simultanément en phase de nettoyage, ce qui annulerait temporairement le fonctionnement de l'installation. En particulier, selon des critères connus en soi, l'uni té 220 peut être programmée de manière à assurer qu'au maximum un certain nombre prédéterminé de dispositifs 1 (par exemple un ou deux dans le cas de l'installation illustrée sur la figure 5, comprenant quatre disposiitfs 1) viennent à se trouver simultanément en phase de nettoyage. Il est naturellement entendu que tout en maintenant le principe de l'invention, les détails de réalisation et les formes de mise en oeuvre peuvent être largement variés par rapport à ce qui est décrit et illustré, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtrage destiné à être relié à une ligne d'arrivée (I) d'un fluide à filtrer contenant des matières à enlever, et à une ligne de sortie (0) de fluide filtré duquel lesdites matières ont-été enlevées, caractérisé en ce qu'il comprend - une enveloppe (2) entièrement fermée, pourvue d'une ouverture d'entrée (3) et d'une ouverture de sortie (4) destinées à être reliées, respectivement, à ladite ligne d'arrivée (I) et à ladite ligne de sortie (O), susceptibles d'être ouvertes et fermées sélectivement (5, 6), - un élément de cloison (13) qui subdivise ladite enveloppe (2) en une première chambre (14) communiquant avec ladite ouverture d'entrée (3) et une seconde chambre (15) communiquant avec ladite ouverture de sortie (4); ledit élément de cloison (13) comprenant au moins un organe filtrant (16) entièrement tubulaire, à parois perméables (17) à ce fluide, s'étendant à l'intérieur de ladite première chambre (14) ce qui fait que la surface extérieure dudit organe filtrant (16) est susceptible de définir une surface de collecte pour lesdites matières à enlever, - un réseau de soufflage d'aériforme (11, 12, 18) comprenant au moins une section (18) s'étendant à l'intérieur d'un organe de filtrage (16) au moins, complètement tubulaire, et - des moyens de commande (5, 6, 22) de ces ouvertures d'entrée (3) et de sortie (4) et dudit réseau de soufflage (11, 12, 18), susceptibles de produire, suivant une séquence alternée, - a) une phase de filtrage dans laquelle lesdites ouvertures d'entrée (3) et de sortie (4) sont ouvertes et ledit réseau de soufflage (12) est désactivé, de sorte que ledit fluide pénètre dans un organe filtrant (16) au moins, au travers de ladite paroi perméable (17) et lesdites matières à enlever se déposent sur ladite surface de collecte, et - b) une phase de nettoyage dans laquelle lesdites ouvertures d'entrée (3) et de sortie (4) sont fermées et ledit réseau de soufflage (11, 12, 18) est activé, de sorte que ledit aériforme sort d'un organe filtrant (16) au moins au travers de ladite paroi perméable (17), entraînant les matières à enlever, déposées sur ladite surface de collecte et provoquant leur collecte des ladite première chambre (14). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enveloppe (2)- est pourvue d'une ouverture de décharge (8) communiquant avec ladite première chambre (14), pouvant s'ouvrir sélectivement (9) pour produire la décharge desdites matières à enlever, recueillies dans ladite première chambre (14) et en ce que lesdits moyens de commande (22) paroi voquent l'ouverture de ladite ouverture de décharge (8) durant la phase de nettoyage. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, destiné à être utilisé avec ladite seconde chambre (15) dans une position généralement supérieure à celle de ladite premié-- re chambre (14), avec un organe de filtrage (16) au moins immergé dans le fluide à filtrer, caractérisé en ce qu'il est associé à une section (18) au moins du réseau de soufflage des orifices de soufflage (19), chacun d'entre eux situé à un niveau altimétrique déterminé, sensible au niveau dudit liquide à filtrer et susceptible de s'ouvrir, permettant la décharge dudit aériforme uniquement quand le niveau (L) dudit fluide à filtrer tombe au dessous dudit niveau altimétrique déterminé. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'une au moins des ouvertures d'entrée (3) et ladite ouverture de sortie (4) est associée à un élément barymétrique (23) sensible à une valeur limite prédéterminée du gradient de pression de fluide existant entre ladite ouverture d'entrée (3) et ladite ouverture de sortie (4) et est susceptible d'envoyer auxdits moyens de commande (22) un signal de commutation entre ladite phase de filtrage et ladite phase de nettoyage quand ledit gradient de pression de fluide existant entre ladite ouverture d'entrée (3) et ladite ouverture de sortie (4) atteint ladite valeur limite prédéterminée. 5. Dispositif selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que ladite paroi perméable au fluide est essentiellement constituée par une structure laminaire perforée (17). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite structure laminaire perforée est obtenue par électroformage galvanique. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite structure laminaire perforée présente des perforations (17) dé dimensions diamétrales comprises entre environ 30 et environ 120 microns. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et(ou) 7, caractérisé en ce que ladite structure laminaire perforée présente des perforations de section hexago na le. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que ladite structure laminaire présente des perforations à développement généralement en contracture de l'extérieur vers l'intérieur dudit organe de filtrage (16). 10. Installation de filtrage caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de dispositifs de filtrage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, reliés entre eux en batterie entre ladite ligne d'arrivée (I) et ladite ligne de sortie (0) et en ce qu'il est prévu des moyens de commande centralisés (220) susceptibles de commander d'une manière coordonnée les ouvertures d'entrée (3) et de sortie (4) et les réseaux de soufflage (11, 12, 1-8) associés à tous les dispositifs de filtrage (1) reliés en batterie, en évitant le déroulement simultané de la phase de nettoyage en un nombre de dispositifs de filtrage (1) supérieur à un nombre déterminé.