Brevet FR2673383A1 — publié le 19920904

DISPOSITIF DE FILTRATION DES ELEMENTS SOLIDES CONTENUS DANS UN LIQUIDE La présente invention concerne les dispositifs de filtration des éléments solides contenus dans un liquide, selon un plan de filtration horizontal ou sensiblement horizontal, du type comprenant une toile de filtration, une structure de support de la toile de filtration basculable autour d'un axe horizontal et10 des moyens de fixation de la toile sur la structure de support. Elle trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans le domaine de la filtration de l'acide phosphorique dans le cas de15 la fabrication d'acide phosphorique par voie humide. On connaît déjà des dispositifs de filtration du type ci-dessus défini. Ces dispositifs présentent des moyens de fixation de la toile sur la structure qui relèvent en général de deux conceptions qui ont été représentées sur les figures 1 et 2. La figure 1 montre des moyens 1 de fixation de la toile 2 sur la structure 3. Ils comportent une pièce longitudinale massive 4, par exemple en matériau élastomère, agencée pour comprimer la toile 2 dans une gorge 5 pratiquée sur la périphérie de la structure, en excroissance vers l'extérieur de la structure. Un organe de fixation 6 maintient en pression et comprime le bord 7 de la toile et la pièce massive 4 dans la gorge. L'organe 6 est fixé par des écrous 8, vissés sur des vis 9 réparties régulièrement sur, et solidaires de, la paroi périphérique 10 de la structure 3. Ces moyens 1 de fixation présentent des inconvénients. Ils sont notamment encombrants, ce qui réduit la surface et le volume disponible pour filtration au- dessus de la toile, et sont de plus longs et fastidieux à mettre en place et/ou enlever. Sur la figure 2 on a représenté un autre mode de réalisation de moyens connus de fixation 1 i d'une toile 12 sur une structure 13 Ils comportent deux10 pièces 14 en matériau élastique de faibles épaisseurs entre lesquelles le bord 15 de la toile est maintenu en sandwich. Les pièces 14 et le bord 15 de la toile sont fixés par un organe de fixation 16 comprenant une lame 17 de compression des pièces 14 sur la paroi périphérique 20 de la structure 13 Pour ce faire, des écrous 18, vissés sur des vis 19 solidaires de la paroi périphérique 20 compriment les pièces 14 et la toile 12 entre la lame 17 et la paroi 20.20 Ici encore ces moyens 11 de fixation présentent des inconvénients comparables aux précédents, à savoir : Ils sont encombrants et difficile à monter et démonter; ils nécessitent, de plus, le perçage de la toile de filtration.25 La présente invention vise à fournir un dispositif de filtration des éléments solides contenus dans un liquide répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet d'augmenter la surface30 effective de filtration et le volume disponible, pour un même encombrement extérieur de la structure, et en ce qu'il facilite le montage et le démontage de la toile, tout en réduisant ses dimensions, et donc son coût. Dans ce but l'invention propose un dispositif de filtration des éléments solides contenus dans un liquide, selon un plan de filtration horizontal ou sensiblement horizontal du type ci-dessus défini, 5 caractérisé en ce que la structure de support comprend une gorge de section transversale constante, située dans le plan de filtration horizontal et s'étendant sur au moins une partie de la zone périphérique de ladite structure,10 et en ce que les moyens de fixation comprennent au moins un boudin creux en matériau élastique ou sensiblement élastique, agencé pour coopérer avec ladite gorge, ledit boudin étant prévu pour se déformer transversalement entre un état libre ou15 contracté, o il peut être introduit facilement dans la gorge dans laquelle la toile de filtration a été préalablement insérée, et un état déformé ou dilaté, o il bloque en pression la toile à l'intérieur de ladite gorge.20 Par état libre, il faut entendre l'état du boudin au repos, sans sollicitation en traction ou en compression interne ou externe du boudin. L'introduction ou l'extraction "facile" du boudin à l'état libre ou contracté, signifie que ces opérations peuvent être effectuées manuellement, ou avec l'aide d'outils simples, en exerçant une force faible de compression ou de traction sur le boudin, pour l'introduire ou l'extraire de la gorge, c'est-à- dire par exemple inférieure à de l'ordre de 100 à 15030 Newtons. Dans des modes de réalisation avantageux, on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: la gorge s'étend sur toute ou sensiblement toute la longueur de la zone périphérique de ladite structure, située dans le plan de filtration horizontal; la section de la gorge est en forme de queue d'aronde; le fond de la gorge en queue d'aronde est convave, ou arondi; le boudin a une section transversale ovale ou circulaire à l'état libre; le boudin est agencé pour se dilater sous l'action d'un fluide sous pression injecté à l'intérieur dudit boudin; des moyens amovibles de gonflage du boudin avec le fluide sous pression sont prévus; le fluide est de l'eau sous une pression comprise entre environ 1 bar et environ 5 bars; le boudin est muni d'une valve ou d'une petite vanne de remplissage et de mise en pression, et la gorge est munie d'une chambre de section transversale plus20 grande que celle de ladite gorge, agencée pour recevoir ladite vanne. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif La25 description se réfère aux dessins qui l'accompagnent qui contiennent, en plus des figures 1 et 2 déjà décrites: la figure 3, représentant une vue schématique, en perspective, de dispositifs de filtration selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici, utilisés dans un appareil connu en soi de filtration de l'acide phosphorique; la figure 4, montrant une vue en coupe, selon IV-IV, d'un dispositif de la figure 3 et des positions de pivotement autour d'un axe horizontal qu'il peut adopter; la figure 5, donnant une vue de dessus du dispositif de la figure 4; la figure 6 montrant, en coupe transversale, un premier mode de réalisation des moyens de fixation de la toile de filtration, selon l'invention; la figure 7 montrant, en coupe transversale, un deuxième mode de réalisation des moyens de fixation de la toile de filtration, selon l'invention. La figure 3 est une vue schématique en perspective d'un appareil circulaire 21 de filtration, comprenant des dispositifs 22 de filtration des éléments solides 23 contenus dans un liquide ou une boue 24, selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici, appliqué à la fabrication d'acide phosphorique par voie humide. Les dispositifs 22 sont amenés cycliquement et successivement dans une première position 25, d'alimentation en boue, par exemple par un tuyau 26, une deuxième position 27 d'écoulement ("dewatering" en langage anglo-saxon), puis deux positions de lavage 28, 28 ' par aspersion d'eau en 29, 29 ', suivies respectivement de deux phases d'écoulement 30, 30 '. Chaque dispositif est ensuite vidangé en 31, par basculement du dispositif 22 autour d'un axe horizontal, puis nettoyé en 32 avant égouttage en 33. L'écoulement du liquide filtré se fait vers le centre de l'appareil via des collecteurs 34, le gâteau constitué par les éléments solides séparés 23 restant dans les dispositifs jusqu'à leur vidange en 31. On a représenté plus précisément sur les figures 4 et 5, un dispositif 22 de filtration de l'appareil 21. Le dispositif 22, connu sous la dénomination de godet dans le language de la profession, comprend essentiellement un corps 41, formant une cellule de section transversale sensiblement en forme de 5 parallélogramme, ouverte vers le haut, et de surface en forme de portion de secteur circulaire (voir figure ) et une tôle horizontale 40, percée de trous régulièrement répartis, supportant la toile de filtration.10 Le fond 42 du godet est en double pente, d'une part, vers l'axe radial et, d'autre part, vers la partie centrale de l'appareil 21 de façon à collecter les liqueurs de filtration et les évacuer, comme on l'a vu, vers les collecteurs 34.15 Le dispositif comporte des moyens 43 de support d'une toile de filtration 44, fixés par exemple, par soudage sur le fond 42 par l'intermédiaire de nervures transversales métalliques 45 Des espaces 46 d'écoulement des filtrats sont ménagés entre la face20 inférieure des moyens de support et le fond 42 du corps 41 Ces moyens de supports sont par exemple une grille métallique, ou avantageusement dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici, une tôle perforée, par exemple de 4 à 6 mm d'épaisseur avec des25 trous oblongs de 35 mm x 6 mm et un taux de perforation de 35 à 45 %. Le godet 22 est agencé de façon connue en soi, pour basculer autour d'un axe 47 horizontal, situé en-dessous du godet, comme indiqué en trait mixte sur30 la figure 4. La figure 5 montre en vue de dessus partiellement éclatée, le godet de la figure 4 La toile de filtration 44 est fixée sur toute la périphérie 48 de la tôle perforée 43, comme on va le voir ci-après. Dans le cas plus particulièrement décrit ici, de l'application à la filtration de l'acide phosphorique, la toile est par exemple tissée en fils de polypropylène monofilament et présente une épaisseur 5 de l'ordre de 0,5 mm La taille des cristaux de gypse étant généralement comprise entre 10 et 100 microns, la porosité de la toile est, par ailleurs, prévue en conséquence. On va maintenant décrire deux modes de réalisation de fixation de la toile selon l'invention, en faisant référence aux figures 6 et 7. La figure 6 montre, en coupe, un premier mode de fixation d'une toile 50, sur une structure de support 51 constituée par des supports (non représentés sur la figure) et une grille 52, fixée sur lesdits supports Notons que c'est le coté opposé à la direction de basculement, comprenant l'extrémité de fond 56 du godet et la paroi latérale 57, qui a été représenté plus particulièrement sur la figure 6.20 Le godet, dont la structure de support de toile fait partie, comprend sur toute sa zone périphérique 53, une gorge ou rainure 54, de section transversale constante en forme de queue d'aronde. Les moyens de fixation proprement dit comprennent un boudin creux gonflable 55, par exemple en caoutchouc naturel ou en noéprène. A titre d'exemple, nullement limitatif, le boudin est cylindrique, de diamètre extérieur/intérieur de 16 mm/ 5 mm pour une gorge en queue d'aronde de dimension a = 15 mm et b = 18 mm, avec a: distance transversale minimum entre paroi au niveau du goulot d'étranglement de la queue d'aronde, et b: distance transversale maximum entre parois sensiblement au niveau du fond de la queue d'aronde. La figure 7 montre un autre mode de réalisation des moyens de fixation 60 de la toile 61 sur une structure de support 62 de ladite toile Cette fois- ci, c'est le coté du godet situé dans la direction du 5 basculement qui a été plus particulièrement représenté. La structure de support 62 est ici constituée par une tôle perforée 63 soudée sur la périphérie 64 ' recourbée vers l'intérieur du fond 64 du corps du10 godet La paroi latérale 65 du godet comprend une gorge 66 à sa partie inférieure de section transversale constante, en forme de queue d'aronde à base 67 arondie La gorge est par exemple obtenue par repliement vers l'intérieur du godet du bord inférieur15 de la paroi 65 constituée par une tole métallique La partie supérieure de la gorge est agencée pour se trouver dans le plan de filtration horizontal. Les moyens de fixation comportent de plus un boudin creux 68, par exemple cylindrique, non gonflable, en néoprène, de diamètres extérieur/intérieur de 18 mm /6 mm pour une gorge de section en queue d'aronde de dimensions a = 15 mm, b = 17 mm et h = 18 mm, ou h est la hauteur de la gorge. Des moyens, par exemple constitués par des cornières 70 continues, poussées contre le boudin par des boulons 71 prenant appui sur les taquets 69 espacés, fixés à la paroi 65 à des distances régulières, de façon connue en soi, par exemple par soudage, sont prévus pour maintenir le boudin 6830 comprimé à l'intérieur de la gorge et bloquer ainsi la toile 61 autour du boudin. D'autres types de boudin sont utilisables, par exemple avec des profils de section non circulaire, gonflable ou non. On va maintenant décrire la mise en oeuvre des moyens de fixation de la toile dans le godet ou dispositif selon l'invention en référence à la figure 6. Sur la grille, on dépose la toile de filtration préalablement dimensionnée en conséquence, que l'on introduit dans la rainure 54 disposée à la périphérie du godet. On introduit ensuite manuellement le boudin 55, qui peut être en plusieurs morceaux o d'une seule longueur, sur toute la périphérie de la tôle perforée. Une fois le boudin en place, on le gonfle par des moyens, par exemple amovibles, connus en eux-mêmes, en injectant de l'eau sous une pression par exemple de 315 bars relatifs, à l'intérieur 58 du boudin, et on maintient ledit boudin à ladite pression interne, en arrêtant l'alimentation en pression et en isolant l'intérieur du boudin de façon connue. La toile est alors fixée de façon rigide et inamovible, y compris lors de la phase de retournement et de vidange 31 du godet décrite ci-dessus en référence à la figure 1. Avantageusement, le boudin est gonflé par l'intermédiaire d'une valve fixée à l'une de ses extrémités, l'autre extrémité du boudin étant fermée par un bouchon La rainure ou gorge périphérique peut être alors munie d'une chambre de section transversale plus grande que celle de la gorge et est agencée pour recevoir ladite valve en totalité. Le démontage s'effectue de façon aisée en décomprimant l'intérieur du boudin qui peut alors être enlevé facilement de la gorge et libérer la toile de filtration. Lorsqu'on utilise un boudin non gonflable, mais comprimable de façon aisée (voir figure 7), ce dernier est agencé pour s'étendre au-delà et au-dessus de la surface horizontale de filtration constituée par la toile, en position de fonctionnement Le boudin est alors maintenu en place comme on l'a vu, par exemple 5 par des cornières aisément démontables. Dans ce dernier cas, le montage et le démontage de la toile peuvent se révèler un peu plus longs que dans le cas de la figure 6, une telle disposition présente néanmoins toujours l'un des principaux10 avantages de l'invention, qui est d'augmenter jusqu'à environ 8 % la surface effective de filtration par rapport à l'art antérieur, pour le même encombrement extérieur des godets. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation plus particulièrement décrits, mais en englobe au contraire toutes les variantes, et notamment celles o la section de la gorge ou rainure n'est pas en forme de queue d'aronde,20 mais avec des parois droites, verticales, o encore celles o le dispositif n'est pas un godet de section trapézoïdale pour filtre à acide phosphorique, mais un filtre destiné à d'autres usages. 1 i REVENDICATIONS 1 Dispositif ( 22) de filtration des éléments solides ( 23) contenus dans un liquide ( 24), selon un plan de filtration ( 40) sensiblement horizontal, 5 comprenant une toile de filtration ( 44, 50, 61), une structure de support ( 43, 51, 62) de la toile de filtration basculable autour d'un axe ( 47) horizontal et des moyens de fixation de ladite toile de filtration sur ladite structure de support,10 caractérisé en ce que la structure de support comprend une gorge ( 48, 54, 66) de section transversale constante, située dans le plan de filtration horizontal ( 40), s'étendant sur au moins une partie de la zone périphérique de ladite structure, et en ce que les moyens de fixation comprennent au moins un boudin creux ( 55, 68) en matériau élastique ou sensiblement élastique, agencé pour coopérer avec ladite gorge, ledit boudin étant prévu pour se déformer transversalement entre un état libre ou20 contracté, o il peut être introduit facilement dans la gorge dans laquelle la toile de filtration a été préalablement insérée, et un état déformé ou dilaté, o il bloque en pression la toile à l'intérieur de ladite gorge.25 2 Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gorge ( 48, 54, 66) s'étend sur toute la longueur de la zone périphérique de ladite structure. 3 Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de la gorge ( 54, 66) est en forme de queue d'aronde. 4 Dispositif de filtration selon la revendication 3, caractérisé en ce que la base de la gorge ( 66) est concave. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boudin ( 55, 68) a une section transversale ovale ou circulaire à l'état libre. 5 6 Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boudin ( 55) est agencé pour se dilater sous l'action d'un fluide sous pression injecté à l'intérieur dudit boudin.10 7 Dispositif de filtration selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens amovibles de gonflage du boudin avec le fluide sous pression. 8 Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le fluide est de l'eau sous une pression comprise entre environ 1 bar et environ 5 bars. 9 Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le boudin est muni d'une valve de remplissage et de mise en pression et en ce que la gorge est munie d'une chambre de section transversale plus grande que celle de ladite gorge, agencée pour recevoir ladite vanne.25 10 Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, à la filtration de l'acide phosphorique dans le cas de la fabrication d'acide phosphorique par voie humide.