Brevet FR2718053A1 — publié le 19951006

La présente invention concerne un nouveau filtre-presse à membrane élastique. Elle concerne également un procédé de filtration utilisant ledit filtre- presse. La présente invention se rapporte en particulier à un filtre-presse à membrane élastique, notamment pour la filtration de maisches, constitué d'éléments filtrants comportant chacun un cadre et un plateau formant une chambre, chaque élément filtrant étant traversé par un conduit d'alimentation inférieur dont les orifices permettent le passage du liquide à filtrer vers lesdites chambres. Les filtres-presses sont bien connus et utilisés largement. Généralement, leur membrane sépare deux chambres dont l'une reçoit le liquide à filtrer lui-même chargé de matières solides, tandis que l'autre délimite un espace dans lequel de l'air peut être introduit. En exerçant une pression sur l'air, la membrane se déplace en direction de l'élément filtrant, provoquant ainsi la compression de la matière solide contenue dans le liquide à filtrer sous forme d'un "gâteau". Ces filtres-presses présentent cependant divers inconvénients. Par exemple. à partir du moment o la membrane débute son mouvement en direction de l'élément filtrant, l'arrivée de liquide à filtrer n'est pas interrompue rapidement, ce qui peut provoquer un retour dans le conduit d'alimentation d'une quantité de liquide à filtrer. Il peut s'en suivre un certain encrassement de l'orifice du conduit d'alimentation. Ces phénomènes sont d'autant plus marqués lorsque la fermeture de l'orifice d'entrée est très tardive, ce qui se produit lorsque le conduit d'entrée s'étend tangentiellement ou pratiquement tangentiellement à la membrane. L'invention a pour but principal d'optimiser la capacité de filtration de tous les éléments constituant le filtre-presse et cela indépendamment de l'éloignement des éléments filtrants par rapport à l'endroit o les produits à filtrer pénètrent dans le conduit d'alimentation inférieure. L'invention a également pour but de remédier en grande partie aux inconvénients ci-dessus, notamment ceux liés à l'encrassement de l'orifice du conduit d'alimentation. Le filtre-presse à membrane élastique de l'invention, en particulier pour la filtration de maisches, constitué d'éléments filtrants comportant chacun un cadre et un plateau formant une chambre, chaque élément filtrant étant traversé par un conduit d'alimentation inférieur dont les orifices permettent le passage du liquide à filtrer vers lesdites chambres, est caractérisé en ce qu'il comporte un second conduit d'alimentation, dit conduit d'alimentation supérieur, traversant les chambres de filtration en un endroit situé à l'opposé dudit conduit d'alimentation inférieur, ledit conduit d'alimentation supérieur étant relié au conduit d'alimentation inférieur de manière à être alimenté en liquide à filtrer en aval du conduit d'alimentation inférieur et à contre-courant du conduit d'alimentation inférieur, un conduit reliant entre eux lesdits conduits d'alimentation inférieur et supérieur. Selon une forme de réalisation préférée, le filtre à membrane élastique de l'invention permet la coupure de l'alimentation de la chambre qui reçoit le liquide à filtrer pratiquement dès que la pression de l'air augmente dans la chambre située de l'autre côté de la membrane. Selon cette forme de réalisation préférée de l'invention, un orifice d'entrée de la maische traversant l'un des plateaux, en l'occurence le plateau appartenant au compartiment de filtration, débouche dans celui-ci de telle sorte que le plan passant par l'orifice de ce conduit d'entrée forme avec la membrane élastique un angle de 30 au maximum. Selon l'invention, le conduit d'entrée présente un axe géométrique qui forme avec la membrane élastique, à l'état de repos, un angle de 60 au maximum. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le conduit d'entrée ci-dessus débouche face à la membrane élastique en un endroit le plus proche possible du cadre dans lequel le rebord de la membrane élastique est retenu. L'invention concerne également un procédé de filtration de maisches dans lequel on fait usage du filtre-presse de l'invention. Le procédé a pour but d'optimiser les conditions dans lesquelles travaille le filtre selon l'invention. Le procédé de l'invention comporte les étapes d'introduction en premier lieu du liquide à filtrer par le conduit d'alimentation inférieur jusqu'au remplissage de toutes les chambres de filtration, éventuellement d'ouverture d'une vanne séparant les conduits d'alimentation inférieur et supérieur lorsque toutes les chambres de filtration sont remplies à partir du conduit d'alimentation inférieur et de poursuite de la filtration en alimentant également les chambres de filtration à partir dudit conduit d'alimentation supérieur. Par effet de contre-pression statique dans le conduit de liaison entre les conduits d'alimentation supérieur et inférieur lors du remplissage du filtre, le placement et l'utilisation de la vanne séparant les conduits inférieur et supérieur sont facultatifs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description plus détaillée qui suit d'un filtre-presse à membrane élastique et d'un procédé de filtration de maisches selon l'invention. Il va de soi que cette description n'est donnée qu'à titre purement illustratif et ne constitue en aucune façon une limitation de la présente invention. Les références numériques qui suivent se rapportent aux figures ci-après dans lesquelles: - la figure 1 représente une vue latérale schématique d'un mode de réalisation du filtre-presse selon l'invention; - la figure 2 représente une coupe transversale de deux filtres à membrane selon l'invention. Ainsi qu'il apparaît sur la figure 1, le filtre-presse de l'invention comporte, d'une façon classique, un bâti dont font partie une extrémité fixe 1 et une extrémité mobile 2. Le caisson arrière 3 et l'un des deux éléments longitudinaux 4 le long desquels peuvent être déplacés les éléments filtrants 5 sont représentés sur cette figure 1. Pour la bonne compréhension de l'invention, il a été estimé suffisant de limiter la représentation schématique du filtre-presse aux éléments apparaissant sur la figure 1. C'est ainsi que les moyens avec lesquels les éléments filtrants sont déplacés le long des éléments longitudinaux 4 ne sont pas représentés. Jusqu'alors, l'alimentation des chambres, limitées dans chacun des éléments filtrants à l'espace situé entre la toile de filtration et la membrane souple destinée à comprimer le gâteau est rendue possible par un conduit d'alimentation inférieur représenté par la référence 6. L'alimentation des éléments filtrants se réalise à partir de l'extrémité 7 de ce conduit d'alimentation inférieur 6. Le liquide à filtrer qui pénètre dans le conduit d'alimentation inférieur 6 circule dans le sens indiqué par la flèche 8. On constate dans les filtres de l'art antérieur que rapidement et à mesure que la filtration progresse, la répartition, dans les chambres des éléments filtrants, de la fraction solide du liquide à filtrer se présente de façon irrégulière de chambre à chambre. Le filtre de l'invention remédie de façon remarquable à cette répartition irrégulière de la fraction solide du remplissage et conduit à une optimisation des éléments filtrants. Ceci est en effet obtenu en prolongeant le conduit d'alimentation inférieur 6 par un conduit d'alimentation supérieur 9 relié à ce dernier par une section de conduit vertical 10 ou sensiblement vertical sur laquelle est avantageusement branchée une vanne 11. Le conduit d'alimentation supérieur 9 remplit donc une fonction identique à celle que remplit le conduit inférieur 6. Le processus de filtration se poursuit en alimentant les chambres par les conduits supérieur et inférieur, soit par ouverture de la vanne 11, soit par effet de vase communicant lorsque la vanne 11 n'est pas installée. On constate alors une égalisation du remplissage des différentes chambres tant au point de vue quantitatif qu'au point de vue de la répartition granulométrique, en raison de l'alimentation double à contre-courant à partir des conduits d'alimentation inférieur et supérieur. Les performances du filtre en sont notablement améliorées. Ainsi qu'il apparaît sur la figure 2, les filtres à membrane élastique représentés en coupe sur la figure 2, dont divers détails d'ordre purement constructif ne sont pas représentés, comportent deux chambres 12 et 13 séparées par une membrane 14. Cette membrane est serrée de manière connue en soi entre les éléments 4 constituant le cadre du filtre. Les membranes 14 ont été représentées sur la figure 2 à l'état de repos en traits pleins. Les éléments filtrants 16 sont représentés en traits interrompus. Les membranes 14 sont déplacées en direction des éléments filtrants 16 sous l'effet de la pression de l'air exercée dans chacune des chambres 12. Les conduits d'entrée de l'air utilisés à cet effet ne sont pas représentés sur la figure 2. On a cependant représenté en points-tirets la position qu'occupe l'une des membranes, en l'occurence la membrane 14', lorsque celle-ci est déplacée sous l'effet de la pression de l'air, en direction de l'élément filtrant 16 dans le but de comprimer le gâteau. Il est apparu qu'un bon fonctionnement du filtre est entravé lorsque, la membrane étant déplacée sous la pression de l'air dans la chambre 13, l'arrivée du liquide à filtrer par le conduit d'entrée 17 qui prolonge le conduit d'alimentation 18 n'est pas arrêtée rapidement. On observe alors en effet un reflux par le conduit d'entrée 17 et le conduit d'alimentation 18 du liquide à filtrer. Dans ces circonstances, un encrassement de cet orifice d'entrée se produit régulièrement et cette situation n'est pas désirée. Selon l'invention, il est maintenant possible d'arrêter l'entrée du liquide à filtrer dans l'instant qui suit le début du déplacement de la membrane 14 sous l'influence de l'air injecté dans chacune des chambres 12. Ce résultat est atteint en disposant le conduit d'entrée 17 et principalement son orifice d'entrée 19 dans un plan tel, par rapport à une membrane 14 au repos, que le conduit d'entrée 17 soit obturé par la membrane 14 dès que son déplacement est provoqué par l'augmentation du volume variable de la chambre 12 sous l'influence de l'air injecté dans cette chambre. Ceci est atteint grâce à l'angle ca défini entre le plan passant par l'orifice d'entrée 19 et la membrane 14 à l'état de repos. Avantageusement, cet angle ac se situe entre environ 10 et environ 30 de telle sorte que dès que la membrane 14 vient occuper la position 14' représentée en points-tirets sur la figure 2, l'orifice 19 est rigoureusement obturé et l'augmentation de la pression d'air dans la chambre 12 augmentera progressivement l'obturation parfaite de cet orifice. En pratique, l'angle défini entre l'axe géométrique de l'orifice d'entrée 17 et la membrane 14 à l'état de repos n'est pas déterminant à lui seul. Dans un filtre à membrane du type considéré, on disposera de préférence le conduit d'entrée 17 et son orifice 19 à proximité de l'endroit o le rebord de la membrane 14 est retenu entre les éléments constitutifs du cadre du filtre. De la description qui vient d'être donnée du filtre à membrane élastique selon l'invention, on comprendra que l'obturation pratiquement instantanée de l'orifice d'entrée se produit dès que la membrane entame son mouvement en direction de l'élément filtrant sous l'influence de l'augmentation du volume d'air et de sa pression dans chacune des chambres 12. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution préférée qui vient d'être décrite et que des modifications peuvent y être apportées sans pour autant sortir des caractéristiques essentielles de l'invention, l'étendue de la protection étant déterminée par les revendications qui suivent. Revendications. 1. Filtre à membrane élastique, en particulier pour la filtration de maisches, constitué d'éléments filtrants comportant chacun un cadre et un plateau formant une chambre, chaque élément filtrant étant traversé par un conduit d'alimentation inférieur (6) dont les orifices permettent le passage du liquide à filtrer vers lesdites chambres, caractérisé en ce qu'il comporte un second conduit d'alimentation, dit conduit d'alimentation supérieur (9), traversant les éléments de filtration en un endroit situé à l'opposé dudit conduit d'alimentation inférieur (6), ledit conduit d'alimentation supérieur (9) étant relié au conduit d'alimentation inférieur (6) de manière à être alimenté en liquide à filtrer en aval du conduit d'alimentation inférieur (6) et à contre-courant du conduit d'alimentation inférieur (6), un conduit (10) reliant entre eux lesdits conduits d'alimentation inférieur et supérieur (6, 9). 2. Filtre à membrane élastique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un conduit d'entrée (17) de la maische traversant l'un des plateaux, en l'occurence le plateau (4) appartenant au compartiment de filtration, débouche dans celui-ci de telle sorte que le plan passant par l'orifice dudit conduit d'entré (19) forme avec la membrane élastique (14) un angle ca de 30 au maximum. 3. Filtre à membrane élastique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le conduit d'entrée (17) possède un axe géométrique qui forme avec la membrane élastique (14) à l'état de repos, un angle de 60 au maximum. 4. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le conduit d'entrée (17) débouche face à la membrane élastique (14) en un endroit le plus proche possible du cadre dans lequel le rebord de la membrane élastique (14) est retenu. 5. Procédé de filtration de maisches dans lequel on utilise un filtre selon l'une quelconque des revendcations 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes: - d'introduction en premier lieu du liquide à filtrer par le conduit d'alimentation inférieur jusqu'au remplissage de toutes les chambres de filtration, - éventuellement d'ouverture d'une vanne séparant les conduits d'alimentation inférieur et supérieur lorsque toutes les chambres de filtration ont été remplies à partir dudit conduit d'alimentation inférieur, - de poursuite de la filtration en alimentant également les chambres de filtration à partir dudit conduit d'alimentation supérieur.