Brevet FR2688417A1 — publié le 19930917

Procédé et installation de filtration de liquides, notamment d'huile de laminage. L'invention concerne un procédé de filtration de liquides, notamment d'huile de laminage utilisée comme agent de refroidissement et comme agent lubrifiant, avec addition d'adjuvants de filtration comme de la terre de diatomées et de l'argile activée, ainsi qu'un filtre à plaques horizontales opérant suivant ce procédé. La substance polluante la plus importante dans l'industrie du laminage des métaux non ferreux est l'huile de laminage kérosénique qui est utilisée comme agent de refroidissement et comme agent lubrifiant Tandis que pour l'épuration de l'air effluent et le traitement de l'huile de laminage, on dispose depuis longtemps de systèmes très efficaces, on exige maintenant également, dans le domaine de la filtration mécanique de l'huile de laminage au moyen d'adjuvants de filtration, des mesures adéquates pour éliminer le gâteau de filtre usé et chargé de teneurs considérables en huile résiduelle. Dans le procédé de filtration du type indiqué au début du présent mémoire, on additionne jusqu'ici en continu l'adjuvant de filtration ou les adjuvants de filtration dans le cycle de filtration au courant d'huile de laminage à épurer, indépendamment de la concentration d'impuretés et de la durée du cycle de filtration Cela fait que, pour une concentration basse d'impuretés dans l'huile de laminage à épurer, la quantité d'adjuvant de filtration introduite n'est pas consommée et, en conséquence, il faut éliminer des gâteaux de filtre de grandes quantités des adjuvants de filtration qui ont été peu consommés et que, pour une grande 5 concentration d'impuretés dans l'huile de laminage et une quantité constante d'adjuvants de filtration ajoutés, les quantités du gâteau de filtre à purifier croissent hors de proportion en raison des durées de cycles de filtration écourtées. Des filtres à plaques horizontales, connus par le brevet de la République Fédérale d'Allemagne 3 306 206, dans lesquels on filtre de l'huile de laminage avec addition d'adjuvant de filtration, exigent de grands travaux de montage car, pour l'essai chez le fabricant, les chambres de15 filtration formées par deux plaques de filtre d'une pile de plaques doivent être raccordées au moyen de conduits flexibles à des tuyaux fixes d'amenée de l'huile de laminage ou d'autres liquides pollués et d'évacuation de l'huile de laminage ou d'autres liquides épurés, les conduites flexibles20 de liaison devant être redébranchés pour le transport du filtre au lieu o il doit être utilisé et rebranchés à nouveau lors du montage du filtre à l'emplacement o il doit être monté Un autre inconvénient du filtre à plaques est la consommation relativement grande d'air comprimé et, en conséquence, la grande consommation d'énergie -lors du séchage, qui tient au fait que, lorsque l'on effectue une insufflation pour le séchage sur le gâteau de filtre déposé sur le voile filtrant dans les chambres de filtration, la différence de pression entre l'air sec entrant dans le gâteau de filtre sur le voile sur le voile filtrant et l'air sec sortant du gâteau de filtre s'abaisse dans le gâteau de filtre au fur et à mesure que la teneur en humidité diminue, et au fait que, par le montage en parallèle de toutes les chambres de filtration, il s'établit dans le filtre une pression en amont qui est égale à la différence de pression dans les chambres de filtration ayant le gâteau de filtre déjà essentiellement séché et qui ne suffit plus pour envoyer l'air sec dans les chambres de filtration ayant du gâteau de filtre encore humide déposé sur le voile filtrant Un5 inconvénient essentiel du filtre à plaques connu est enfin que le dispositif d'extraction, dont les barrettes à crampons tirent les bandes de voile filtrant à travers la pile de plaques de filtre ouvertes, doit être surveillé par un opérateur afin que les bandes de voile filtrant ne puissent10 quitter la région des plaques de filtre et ne puissent se plisser. L'invention vise un procédé de filtration qui opère au mieux du point de vue de la capacité de filtration, du rapport du cycle de filtration au cycle de séchage et de la consommation d'adjuvant de filtration et un filtre à plaques pour mettre en oeuvre ce procédé de filtration qui se caractérise par une grande capacité, une construction simplifiée et un fonctionnement peu coûteux, en diminuant les coûts énergétiques et en faisant l'économie d'un opérateur.20 On y parvient, suivant l'invention, par un procédé de filtration de liquide, notamment d'huile de laminage, se caractérisant par un dosage de l'adjuvant de filtration en fonction de la concentration des impuretés dans le liquide avant et/ou après la filtration et/ou en fonction de la différence de pression de part et d'autre de la surface filtrante et/ou de la durée du cycle de filtration. L'invention vise également un filtre à plaques horizontales comprenant une partie filtrante ayant des plaques de filtre qui sont superposées dans un bâti en au moins une pile, et qui sont reliées de manière amovible, deux de chacune d'entre elles formant une chambre de filtration ayant une entrée et une sortie et serrant, lors de la filtration, un voile filtrant en forme de bande, un tube répartiteur raccordé aux entrées des chambres de filtration et destiné au liquide à filtrer, et un tube collecteur communiquant avec les sorties des chambres de filtration et destiné au f iltrat, un conduit d'entrée relié au tube répartiteur et un conduit d'évacuation communiquant avec le tube collecteur, un magasin disposé à côté de la pile de plaques de filtre, et ayant plusieurs 5 bobines de réserve pour la bande de voile filtrante, et un dispositif de transport de la bande de voiles filtrantes, caractérisé par deux pattes sur des côtés opposés de chaque plaque de filtre ayant des ouvertures de passage, qui forment un canal d'entrée et un canal de sortie lorsque la pile de10 plaques est fermée, un canal de mise en communication qui est en dérivation de l'ouverture de passage dans chaque plaque de filtre pour former le canal d'entrée et qui se termine en un canal répartiteur s'étendant parallèlement au côté d'entrée de la plaque, canal répartiteur duquel des trous d'entrée répartis sur toute sa longueur mènent à l'espace délimité par la plaque se trouvant en-dessous du plateau intermédiaire de la plaque de filtre et formant la chambre pour le liquide chargé d'impuretés au-dessus du voile filtrant, un canal de mise en communication, qui dérive de l'ouverture de passage de chaque plaque de filtre pour former le canal de sortie, et qui débouche dans un canal collecteur s'étendant parallèlement au côté de sortie de la plaque, canal collecteur duquel des trous de sortie répartis sur toute sa longueur mènent à l'espace délimité par la plaque se trouvant25 au- dessus du plateau intermédiaire de la plaque de filtre et formant la chambre à filtrat en-dessous du voile filtrant. De préférence, on effectue une mesure en direct de la charge du liquide à filtrer et/ou du filtrat en particules d'impuretés au moyen d'une mesure de diffusion de la lumière laser. Le filtre à plaques horizontales suivant l'invention se caractérise, de préférence, par les dispositions suivantes: un plateau intermédiaire incliné du côté d'entrée au côté de sortie des plaques de filtre, par rapport au plan de filtration, une inclinaison du plateau intermédiaire suivant deux plans, une autre patte disposée du côté de l'entrée ou de la sortie de chaque plaque de filtre en même temps que la patte ou et ayant une ouverture de passage pour former un trou d'entrée et d'échappement de l'air lorsque la pile de plaques est fermée, un canal d'entrée et d'échappement de l'air partant en dérivation de l'ouverture de passage de chaque plaque dans l'espace en-dessous du plateau intermédiaire et formant la chambre à liquide chargé d'impuretés, une vanne de limitation du courant montée dans le canal d'entrée et d'échappement de l'air de chaque plaque de filtre, une autre patte disposée du côté de l'entrée ou de la sortie de chaque plaque de filtre, en même temps que la première patte et ayant une ouverture de passage pour former un trou d'évacuation, lorsque la pile est fermée, destinée à être raccordée à une pompe à vide, un canal d'évacuation menant de l'ouverture de passage de chaque plaque de filtre à une gorge d'étanchéité faisant tout le tour et ménagée dans la face inférieure de la plaque, des bossages disposés du côté supérieur du plateau intermédiaire des plaques de filtre et destinés à l'appui d'une tôle perforée servant de support au voile filtrant, le voile filtrant comporte, sur ses deux bords longitudinaux, des rangées de trous pour l'attaque d'un dispositif d'extraction, par exemple d'un rouleau à picots, un code barres sur l'un des côtés longitudinaux du voile filtrant ou sur ses deux côtés longitudinaux servant à connaître la longueur de la bande de voile filtrant déroulée d'une bobine de réserve, des détecteurs de mesure de la concentration d'impuretés du liquide à filtrer et du f iltrat, qui sont montés dans le conduit d'entrée et dans le conduit de sortie de la pile de plaques de filtre et qui opèrent par une mesure de diffusion de la lumière laser des plaques de filtre en matière résistant aux huiles. Le procédé de filtration suivant l'invention se caractérise par une optimisation de la capacité de filtration, de la durée de la filtration et du séchage et de la consommation en adjuvant de filtration et en énergie. On peut indiquer les avantages suivants du filtre à plaques horizontales suivant l'invention: En prévoyant des conduits d'entrée et des tubes répartiteurs pour le liquide à filtrer et les conduits de sortie et les tubes collecteurs pour le filtrat dans les plaques de filtre, on diminue le coût de montage d'une manière considérable, par rapport aux filtres suivant l'état de la technique, en supprimant un grand nombre de liaisons par conduits flexibles L'utilisation de détecteurs opérant par mesure de la lumière laser diffusée pour une mesure directe de la charge du liquide à filtrer et également du filtrat, en particules d'impuretés, comme des déchets25 métalliques d'abrasion, des oxydes, des pigments et des impuretés insolubles analogues, dont le diamètre est de l'ordre de grandeur des longueurs d'onde de la lumière visible, permet une détermination précise de la capacité du filtre et un dosage précis des adjuvants de filtration, ainsi qu'une commande optimum du fonctionnement du filtre en fonction du degré de pollution du liquide à filtrer et du filtrat En montant une vanne de limitation du courant dans le canal d'entrée et d'échappement de l'air de chaque plaque de filtre, on limite la consommation sans nécessité d'air comprimé lors du séchage dans les chambres de filtration, avec un gâteau de filtre déjà sec déposé sur le voile filtrant et on économise ainsi de l'énergie pour la production d'air comprimé, tout en ayant la possibilité d'écourter le séchage Ensuite, grâce au transport par complémentarité de formes de la bande de voile filtrant, lors de l'extraction ou par exemple par un rouleau à picots, dont les picots pénètrent dans des rangées de trous au bord de la bande de voile, on est sûr que la bande de voile ne quitte pas le trajet prescrit entre les plaques de filtre et ne se plie pas et on procure ainsi les conditions nécessaires à un fonctionnement entièrement automatique du filtre, avec la possibilité de connaître la longueur de la bande de voile filtrant déroulée d'une bobine servant de réserve, par l'angle de rotation du rouleau d'entraînement du dispositif d'extraction muni de picots ou de bossages. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une vue de côté du filtre avec deux piles de plaques de filtre et un schéma de l'installation de filtration, la figure 2 est une vue en plan de deux plaques de filtre superposées, la figure 3 est une vue de côté de deux plaques de filtre superposées, à plus grande échelle, la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2, la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 2, la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 2, et la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 2. Les éléments constitutifs principaux du filtre à plaques horizontales destiné à filtrer de grandes quantités de liquide, par exemple de l'huile de laminage utilisée comme agent de refroidissement et comme agent de lubrification dans des laminoirs, ou des agents de refroidissement et de lubrification pour des machines-outils et des machines d'usinage analogues, sont la partie de filtre 1 ayant deux piles 4 de plaques de filtres logées dans des bâtis 2, 3, un vérin de levage 5 monté sur les bâtis 2, 3 et destiné à ouvrir et à fermer la pile 4 de plaques, un magasin 6 en aval de la partie de filtre 1 et ayant un certain nombre de bobines 7 de réserve de bandes 8 de voile filtrant, par exemple en polyester, un dispositif d'extraction 9 en aval de la partie 1 de filtre ayant des rouleaux 10 à picots pour le transports de la bande 8 de voile filtrant, ainsi qu'une fosse 11 en aval du dispositif d'extraction 9 pour la réception du gâteau de filtre consommé tombant des bandes de voile filtrant. Les plaques 12 de filtre forment deux à deux des chambres de filtration 13, une chambre de filtration 13 étant subdivisée en une chambre 13 a pour du liquide chargé d'impuretés et en une chambre 13 b pour le filtrat par la bande 8 de voile filtrant tendue entre les plaques 12. La bande 8 de voile filtrant repose sur une tôle perforée 14 qui s'appuie sur des bossages 16 répartis sur toute la face supérieure d'un plateau intermédiaire 15 de chaque plaque 12 de filtre. Au milieu des deux côtés longitudinaux des plaques 12 de filtre rectangulaires se trouvent des pattes 17 a, 18 a ayant des ouvertures 19, 20 de passage qui, lorsque la pile 4 de plaques est fermée, forment un canal 21 d'entrée pour le liquide chargé d'impuretés à filtrer, par exemple de l'huile de laminage, et un canal 22 de sortie pour le f iltrat De l'ouverture de passage 19 dans la patte 17 a de chaque plaque 12 de filtre dérive, pour former le canal 21 d'entrée, un canal 23 de communication qui se termine en un canal 25 répartiteur s'étendant parallèlement au côté 24 d'entrée de la plaque 12 et duquel des trous 26 d'entrée répartis sur toute sa longueur mènent à l'espace se trouvant en-dessous du plateau intermédiaire 15 de la plaque 12 et formant audessus du voile filtrant 8 la chambre 13 a pour le liquide chargé d'impuretés De l'ouverture de passage 20 dans la patte 18 a de chaque plaque 12 de filtre dérive, pour former le canal 22 de sortie, un canal 27 de communication qui entre dans un canal 29 collecteur s'étendant parallèlement au côté 28 de sortie de la plaque 12 et duquel des trous 30 de sortie répartis sur toute la longueur mènent à l'espace se trouvant au-dessus du plateau intermédiaire 15 de la plaque 12 de filtre et formant la chambre 13 b pour le filtrat en-dessous du voile filtrant 8. Le plateau intermédiaire 15 des plaques 12 de filtre est incliné, par rapport au plan du filtre 31-31, du côté 24 d'entrée au côté 28 de sortie Les avantages de cette construction du plateau résident dans une répartition uniforme de la vitesse du liquide chargé d'impuretés dans la chambre 13 a destinée au liquide chargé d'impuretés de chaque chambre de filtration 13, au-dessus de la surface du voile filtrant 8 et ainsi dans une utilisation uniforme du voile filtrant qui améliore la capacité du filtre, tout en favorisant l'évacuation du filtrat des chambres 13 b pour le filtrat par la force de gravité, lors du nettoyage du filtre à plaques horizontales. Dans une variante, le plateau intermédiaire 15 peut être incliné suivant deux plans, par rapport au plan du filtre 31-31. Du côté 24 de l'entrée de chaque plaque 12 de ce filtre est prévue, en même temps que la patte 17 a, une autre patte 17 b ayant une ouverture de passage 32 pour former un trou 33 d'entrée d'air et d'échapement de l'air lorsque la pile 4 de plaques est fermée, un canal 34 d'entrée et d'échappement de l'air partant en dérivation en-dessous du plateau intermédiaire 15 de l'ouverture 32 de passage de chaque plaque dans l'espace formant la chambre 13 a pour -le liquide chargé d'impuretés Le trou 33 d'entrée et d'échappement de l'air de chaque pile 4 de plaques est raccordé à une source 36 de l'air comprimé par un conduit 35 de communication Dans le canal 34 d'entrée et d'échappement d'air de chaque plaque 12 de filtre est montée une vanne 37 de limitation du courant. Du côté 28 de la sortie de chaque plaque 12 de filtre est prévue, en même temps que la patte 18 a, une seconde patte 18 b ayant une ouverture 38 de passage pour former un trou 39 d'évacuation lorsque la pile 4 de plaques est fermée, un canal 40 d'évacuation menant de l'ouverture 38 de passage de chaque plaque à une gorge 41 d'étanchéité faisant tout le tour ménagée dans la face inférieure 42 de la plaque Le trou 39 d'évacuation de chaque pile 4 de plaques est raccordé à une pompe à vide 44 par un conduit 43 de communication. Les plaques 12 de filtre des deux piles 4 de plaques sont reliées les unes aux autres de manière amovible par des axes d'accrochage 45 qui attaquent des pattes 46, du côté 24 de l'entrée et du côté 28 de sortie des plaques 12 et par des tirants 47 qui traversent les pattes 46 et qui sont guidés de façon que les plaques 12 de filtre de la pile 4 puissent être soulevées l'une de l'autre au moyen du vérin 5 de levage pour remplacer la bande 8 de voile filtrant. La bande 8 de voile filtrant comporte sur ses deux bords longitudinaux des rangées de trous 48 qu'attaque un rouleau 10 à picots du dispositif d'extraction 9 On a la possibilité de détecter la longueur des bandes 8 de voile filtrant déroulées des bobines de réserve 7 du magasin 6 par l'angle de rotation du rouleau 10 à picots du dispositif d'extraction 9 ou par un code barres apposé sur le côté de la bande 8 de voile filtrant. Dans le conduit 49 d'entrée du liquide à filtrer et dans le conduit 40 d'évacuation du filtrat de chaque filtre 4 de plaques de filtre sont montés des détecteurs 51 qui il mesurent la concentration d'impuretés du liquide à filtrer et du filtrat par une lumière laser diffusée. Après qu'un cycle de filtration s'est achevé, les conduits 49 d'amenée du liquide à filtrer aux deux piles 4 de plaques sont fermés par des vannes 52 et, après ouverture de vannes 53 dans les conduits 35 de communication, de l'air comprimé provenant de la source 36 d'air comprimé est insufflé pour sécher le gâteau de filtre dans les chambres de filtration 13 des deux piles 4 de plaques Après le séchage,10 les plaques 12 de filtre sont soulevées et séparées les unes des autres au moyen du vérin 5 de levage de sorte que les tronçons de bandes 8 de voile filtrant, qui sont salis, peuvent être retirés des chambres de filtration 13 au moyen du dispositif d'extraction 9 et être remplacés par une nouvelle bande de voile filtrant se déroulant des bobines 7 de réserve du magasin 6 Le gâteau de filtre éliminé de la bande 8 de voile filtrant à l'aide de rouleaux d'écrasement, de racloirs, de racles ou de dispositifs mécaniques analogues de séparation est recueilli dans une fosse Il en aval du dispositif d'extraction 9 Après la fermeture des chambres de filtration 13 par abaissement des plaques 12 de filtres, le filtre à plaques horizontales est à nouveau prêt à fonctionner. REVENDICATIONS 1 Filtre à plaques horizontales pour filtrer des liquides, notamment de l'huile de laminage utilisée comme agent de refroidissement et comme agent lubrifiant,5 comprenant une partie ayant des plaques de filtre ( 12) qui sont superposées dans un bâti en au moins une pile, qui sont reliées de manière amovible et qui ont, sur des côtés opposés, des pattes ( 17 a, 18 a) munies d'ouverture de passage ( 19,20) qui forment, lorsque la pile de plaques est fermée, un canal d'entrée ( 21) et un canal de sortie ( 22) raccordés par des canaux de mise en communication aux chambres de filtration formées par les plateaux intermédiaires ( 15) de respectivement deux plaques de filtre ( 12), un voile filtrant ( 8) serré de manière étanche entre les plaques de filtre ( 12) lors de la filtration, ainsi qu'un magasin ( 9) juxtaposé à la pile de plaques de filtre ( 12), ayant plusieurs bobines ( 7) de réserve de bande de voile filtrant ( 8) et un dispositif de transport ( 9) de la bande de voile filtrant ( 8), caractérisé en ce que le canal de mise en communication ( 23), qui part de l'ouverture de passage ( 19) de la patte ( 17 a) de chaque plaque de filtre ( 12) pour former 'le canal d'entrée ( 21) débouche dans un canal répartiteur ( 25) qui est parallèle au côté d'entrée ( 24) de la plaque ( 12) et duquel des trous d'entrée ( 26) répartis sur toute sa longueur, mènent à l'espace délimité par la plaque se trouvant en dessous du plateau intermédiaire ( 15) de la plaque de filtre ( 12) et formant la chambre ( 13 a) pour le liquide contenant des impuretés au dessus du voile filtrant ( 8), en ce que le canal de mise en communication ( 27) qui part de l'ouverture de passage ( 20) de la patte ( 18 a) de chaque plateau de filtre ( 12) pour former le canal de sortie ( 22) débouche dans un canal collecteur ( 29) qui est parallèle au côté de sortie ( 28) de la plaque ( 12) et duquel des trous de sortie ( 30) répartis sur toute sa longueur mènent dans l'espace délimité par les plaques au dessus du plateau intermédiaire ( 15) de la10 plaque de filtre ( 12) et formant la chambre à filtrat ( 13 b) en dessous du voile filtrant ( 8), le plateau intermédiaire ( 15) de chaque plateau de filtre ( 12) s'étendant du côté d'entrée ( 24) au côté de sortie ( 28) de celui-ci en étant incliné par rapport au plan de filtration ( 31) et en ce que15 du côté supérieur du plateau intermédiaire ( 15) des plaques de filtre ( 12), il est prévu des bossages ( 16) d'appui d'une tôle perforée servant de support au voile filtrant ( 8). 2 Filtre suivant la revendication 1, caractérisé par une inclinaison du plateau intermédiaire ( 15) suivant deux plans. 3 Filtre suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par une autre patte ( 17 b) disposée du côté de l'entrée ( 24) ou de la sortie ( 28) de chaque plaque de filtre ( 12) en même temps que la partie ajoutée ( 17 a) ou ( 18 a) et ayant une ouverture de passage ( 32) pour former un trou ( 33) d'entrée et d'échappement de l'air lorsque la pile de plaques ( 4) est fermée, un canal ( 34) d'entrée et d'échappement de l'air partant en dérivation de l'ouverture de passage ( 32) de chaque plaque ( 12) dans l'espace délimité en-dessous du plateau intermédiaire ( 15) formant la chambre ( 13 a) à liquide contenant des impuretés. 4 Filtre suivant la revendication 3, caractérisé par une vanne ( 37) de limitation du courant montée dans le canal ( 34) d'entrée et d'échappement de l'air de chaque plaque de filtre ( 12). Filtre suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par une autre patte ( 18 b) disposée du côté de l'entrée ( 24) ou de la sortie ( 28) de chaque plaque de filtre ( 12), en même temps que la patte ( 17 a) ou ( 18 a) et ayant une ouverture de passage ( 38) pour former un trou ( 39) d'évacuation, lorsque la pile ( 4) est fermée, destiné à être raccordée à une pompe à vide ( 44), un canal d'évacuation ( 40) menant de l'ouverture de passage ( 38) de chaque plaque de filtre ( 12) à une gorge d'étanchéité ( 41) faisant tout le10 tour et ménagée dans la face inférieure ( 42) de la plaque. 6 Filtre suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le voile filtrant ( 8) comporte, sur ses deux bords longitudinaux, des rangées de trous ( 48) pour l'attaque d'un dispositif d'extraction ( 9), par exemple d'un rouleau à picots ( 10). 7 Filtre suivant la revendication 6, caractérisé par un code barres sur l'un des côtés longitudinaux du voile filtrant ( 8) ou sur ses deux côtés longitudinaux servant à connaître la longueur de la bande de voile filtrant déroulée d'une bobine de réserve ( 7). 8 Filtre suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par des détecteurs ( 51) de mesure de la concentration d'impuretés du liquide à filtrer et du filtrat, qui sont montés dans le conduit d'entrée ( 49) et dans le conduit de sortie ( 50) de la pile ( 4) de plaques de filtre et qui opèrent par une mesure de diffusion de la lumière laser. 9 Filtre suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par des plaques de filtre ( 12) en matière résistant aux huiles.