Brevet FR2732903A1 — publié le 19961018

DESCRIPTION La present invention est relative à un appareil et une procédure de filtrage pour la filtration de liquide contenant des matières en suspension, utile notamment, quoique non exclusivement, dans les industries chimiques, pharmaceutiques, alimentaires, de la boisson aussi bien que pour la filtration de l'eau et l'eau residuaire et qui peut remplacer avec bénéfices les filtres pressés, filtres stratifies, filtres à plaques, filtrres à bougie, filtres à entonnoir (nutsches), filtres à sable et centrifugeuses filtrantes.Selon l'invention, cet appareil comprend une chambre supérieure destinée à recevoir le liquide à filtrer en forme de couvercle, une bande de medium filtrant disposée à la partie inférieure du couvercle avec interposition d'un dispositiv d'étanchéité et reposant sur la surface perforée de chambre inférieure qui est munie d'un conduit d'écoulement par lequel le fluide filtré s'écoule. Les chambres supérieures et inférieures étanche peuvent être ecartées l'une de l'autre àpres une opération de filtration de façon à pouvoir faire avacer la portion de bande filtrante recouverte de résidues en amenant une portion neuve de la bande filtrante dans l'appareil. Quoique les appareils de filtrage de ce genre decrits ci-dessus soient connus depuis longtemps, ils sont à peine trouvé une utilisation dans les industries mentionnées. La raison pour ceci est une combination de désavantages des appareils existants: I1 n'y a aucun système de bande filtrante en forme dune courroie sans fin pour la mise en oeuvre d'une façon permanente, sans interruption, qui a les dispositives pour le déchargement des gâteau très minces, le lavage de bande, le réglage de mouvement et tension de le bande, tout en se conservant la structure, la porosité et l'intégrité. Le dispositif d'étanchéité de chambre de filtre des appareils connus ne peuvent pas garantir que le liquide n'echappe pas en dehors de la chambre pendant l'operation. A cause du dessin ouvert. I'environnement, pendant l'ouverture de la chambre filtre, est exposé aux vapeurs dangereux et toujours aux emissions de bande filtrante. Le dispositif d'étanchéité et le dessin de la chambre à filtre sont generalement trop massiv pour que les materiaux demandés par les industries citées ci-dessus peuvent ètre utilisés pour leur fabrication Tout les equipments ancillaires de l'appareil sont exposés aux emissions à cause du dessin ouvert. A cause des encombrements des equipments ancillaires et du dessin ouvert, les nettoyages et lavages ainsi que la sterilisation en dedans et en dehors de la chambre à filtre sont presque impossibles à accomplir. . Les systèmes de commande des operations de filtration appropriées pour les industries citées ci-dessus n'existent pas. La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limité, fera bien comprendre comment des desavantages de l'appareil connu, peut être résolu et l'invention peut être réalisé. Les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de ladite invention. n va sans dire que la mode de réalisation décrite n'est qu'un exemple et on pourrait le modifier, notamment par substitution d'equivalents techniques, sans devoit sortir du cadre de l'invention. Fig.l est une vue schématique en coupe illustrant un appareil de filtration selon l'invention en cours de l'operation de filtration. Fig.2, 3,4 sont les vues schématique en coupe illustrant les chambres à filtre qui sont envéloppées par une coquille étanche et hermétique. Les chambres sont divisées par une section étanche d'une courroie de medium filtrante 1 21 reposant sur la surface horizontale 141 de la chambre inférieure 152. La chambre supérieure comprend un couvercle 143 verticalement mobile, qui au moyen des pistons hydrauliques 118 fait une clôture fermée contre la périphérie de la surface de la chambre inférieure 152. Afin de décharger le gâteau 161, le couvercle se lève verticalement de façon à permettre la transportation de la bande filtrante. Le liquide à filtrer est amené à travers un conduit 166 dans la chambre supérieure et est filtré sous pression.Au cours de la filtration, le liquide épuré s'écoule de la chambre supérieure et une pente de pression 175 se forme à travers le gâteau 161 sur la section étanche de la courroie de medium filtrante. Selon l'invention l'espace de scellement 165 est formé après la fermature des chambres entre des barrières verticalement mobiles installées dans les surfaces périphériques du jointure. La condition pour un scellement absolu des chambres sous pression est que p est maintenu pendant toute la filtration, où Pd = la pression de fluide dans l'espace de scellement 165 dans les surfaces de jointure et P = Âa pression qui regne le long de la ligne de scellement au-dessus p de la section de la bande filtrante dans les chambresàfiltre. Dans la pratique Pd > P1 est maintenu pendent tout le fonctionnement, où Pl = la pression dans la chambre inférieure de liquide filtré 152. Fig.5 est une vue schématique en coupe illustrant, selon l'invention, les espaces de scellement 501/2 qui se forment aux bout des chambres où la périphérie des chambres traverse la largeur de la bande filtrante. Fig.6 est un schéma du cas spécial où le fluide de l'environnement fourni la pression de scellement P e P e P 1 P1 e où P = la pression de fluide de l'environnement e et P 1 = la pression dans la chambre de liquide filtré. Fig.7 est aussi un cas spécial où le fluide sous pression P5 peut être appliqué directement sous une barrière verticalement mobile. Fig.8 est un schéma illustrant un cas de scellement appliquée selon l'invention où malgré la presence d'un pli de bande filtrant or d'autre obstacle dans les surfaces de scellement qui empêche une clôture complète des chambres, une espace de scellement se forme à sceller les chambres à filtre. Fig.9 est une vue schématique en coupe illustrant un exemple appliqué où les barrières sont fabriquées des tubes à résilience. Fig. 10 est une vue en coupe des chambres à filtre scellées et ouvertes. Gaz comprimé venant d'un source est réglé à maintenir une difference de pression entre l'espace de scellement 165 et la chambre inférieure 152 par le régulateur 1004. En cas de défaut pour maintenir une valeur fixe, le fonctionnement du filtre est automatiquement interrompu. Grâce au débit élevé du filtre de l'invention, qui est 5 à 10 fois plus important que les filtres classiques, tel que filtres pressés, filtres stratifies, filtres à plaques, etc., les durées des cycles ont relativement courtes, par exemple 10-20 minutes, et posent des conditions rigoureuses sur le système de commande. Chaque étape de fonctionnement, tel que la filtration, la lavage, la séchage et le dechargement du gâteau sont continuellement réglés et commandé. La filtration est controllée au moyen des soupapes d'étranglement 101/2 et des réglages de baisse de pression et de débit de gaz comprimé. Le moment exact de percement de phase gazeuxe à travers le gâteau, qui est signalé au moyen d'un dispositif 126 par un accroissement brusque de débit de gaz comprimé, est important pour la commande du fonctionnement. Figes. 11 et 12 sont les schémas de l'appareil de courroie filtrante et de déchargement du gâteau. Un fil metallique ou plastique 1201 est étendu sur un cadre pivoté 1202 et tenu tout près (près de 0.5mm) de la surface de la bande filtrante par les lamelles courbées 142 en conformant avec la courbure d'un rouleau de bande filtrante. Les moyens sont prévus pour que tout l'assemblage de racloir peut être levé et puis baissé par un dispositif convenable 122/4.De cette façon. les couches solides très minces peuvent entre déchargées sans endommager la toile filtrante. malgré les obstacles tels que la jonction de la courroie filtrante 167 et les insertions des morcaux de matière dans les bordes de bande 149/50 qui peuvent produire les signaux aux commutateurs electroniques 131/3..Puisque la toile filtrante est toujours lavée après le dechargément du gâteau au moyen de rampes 144 munies de gicleurs et que le déchargement du gâteau est accompli dune manière protectrice, elle reste très longtemps en service. En plus, leur changement est particulièrement facile. L'assemblage comprend des moyen, d'entrainement de courroie 168 et permet d'obtenir la tension de courroie filtrante 191, de décharger le gâteau Fiv. 12 de laver la courroie 144 et d'assurer le transport tout droit de la courroie au moyen d'une rouleau de détournement de bandel69qui est pivoté et en command des commutateurs electronique peut s'incliner, soit à gauche, soit à droite par la dispositif d'entraînement 128/129 pour que la direction de movement de bande reste tout droit.A part les rouleaux de détournement, e.g. 159, le cadre de déchargementdu gâteau 1202 et la courroie filtrante 121, tout les equipments ancillaires tels que les roulements, les pistons fluide, les soupapes, les conduits, les éléments de commande, etc. sont installés dans les conduits scellésâlextérieur de la coquille du filtre. Fig. 13 est une vue en coupe illustrant le dessin des chambres et la coquille du filtre. Les chambresdefiltre à surface filtrante jusqu' à 10m sont normalement fabriquées de deux ou plus matériaux de construction. Selon l'invention, des pièces intérieure des chambres 1301, qui sont en contact avec les produits, sont fabriquées des matériaux tels que les métaux d'acier inoxydable, les alliages de nickel, titanium, etc. et les plastiques de polypropylene et PVDF. Les éléments structuraux des chambres 1302 sont encapsulés et fabriqués d'acier normale ou inoxydable. La surface externe des chambres 1303et de la coquille hermétique 196 comprennent des matériaux de construction qui sont compatible avec l'environnement gazeux de la coquille et sont fabriqués de plastique ou de diverses sortes d'acier inoxydaable. Selon l'invention les chambres à filtre et les rouleaux de bande filtrante sont enveloppé par une charpente portante 194/5.. La charpente portante de l'appareil est construite pour résister les force de la clôture de couvercle par les pistons fluides et de contenir et sceller les équipements ancillaires en dehors du logement des chambres a filtre. Une forme favourable de charpente portante est des profils en U metallique. L'invention prevoit que le couvercle de chambre de l'appareil est actionné au moyen de pistons fluides 118 qui sont situés lateralement et extérieurementa la coquille 196 et sont rattaché aux poitres 156 deposés horizontalement au-dessus du couvercle qui sont reliés au couvercle par les tiges de pression 157 deposés verticalement a travers les seaux 140 intégrés a la coquille.Selon l'invention le dessin structural des chambres décrit ci-dessus qui est economique à fabriquer en comparaison avec les appareils connus, ne fonctionne qu'avec la méthode de scellement de chambres de l'invention. Selon l'invention, les pistons fluides, qui sont situés latéralement et par intervals le long de la coquille agient indirectement par intervals sur plusieurs points au bord du couvercle. Le force de pression pendant t'operation dans les chambres scellés occasionne une déformation des surfaces de scellement entre les pistons qui est accommodés par les barières mobiles de scellement de l'invention. Le couvercle de filtre qui est levé et baisse par les pistons fluide est tenu dans la position horizontal au moyen des guides roulantes our glissantes 1304. Fig. 14 est un schéma illustrant les moyen selon l'invention pour la lavage methodique du gâteau, qui comprend plusieurs réservoirs à liquide filtré 1401/2/3/4 qui sont munis de conduits, un dispositif d'amener 1405 et les soupapes d'amener le liquide filtré de manière consecutive des reservoirs à la chambre supérieure et les conduits d'écoulement et soupapes par lesquelles le filtrât s'écoule des chambres à filtre jusqu'aux réservoirs de liquide filtré. Après la filtration, lorsque le gâteau se trouve dans la chambre supérieure, le filtrât de la cycle de filtration précédente dans le réservoir 1401 est amené dans la chambre supérieure, d'où il s'écoule à travers la soupape 6 au réservoir de filtrât de lavage du gateau.Puis, le filtrât, se trouvant dans le réservoir de filtrât 1402 est améne à la chambre à filtre supérieure et circulé de la chambre inférieure jusqu'au réservoir de filtrât 1401 et ainsi de suite les réservoirs sont aussi rempli de filtrât. Ensuite, le réservoir 1404 est rempli de liquide de lavage frais. Fig. 15 est une vue schematique en coupe de l'appareil de l'invention illustrant les moyens lorsqu'il convient. à cause des dangers d'explosion (solvants), oxydation des produits, pollution de l'environnement et de la sensibilisation du personnel dans les industries chemiques, pharmaceutiques, alimentaires et de la boisson, de remplacer l'air par un gaz inert tel que l'azote et d'amener des gazs et des vapeurs en recirculation en système fermée à travers les étapes de séparation 1501, compression 1502 et commande d'écoulement 1503. Fig. 16 est une vue en coupe illustrant un système de lavage de l'intérieur de l'appareil de l'invention. Pendent le changement des produits ou periodiquement en operation continue. les parties constituantes de l'intérieur de l'appareil peuvent etre lavées, une section après l'autre. avec une consommation de liquide minimale. En deux opérations consequtives. au moyen des pompes 1602, solvant ou le liquide de lavage est amene d'un réservoir à liquide épuré 5 à travers les gicleurs rotatoires 1601 après quoi le liquide souillé est collecté dans le réceptacle ouvert 1603 qui est ensuite pompé à travers la chambre étanche 1604 où le liquide épuré circule jusqu'au réservoir à liquide épuré pour la prochaine opération.Finalement, les parties constituantes internes de l'appareil peuvent être stérilisées au moyen dtun soufflage du vapeur ou par le submersion dans un liquide approprié. Fig. 17,18 sont les vues d'en dessus de la chambre inférieure de l'invention 1701 et schématique en coupe illustrant le dessin innovateur des éléments de soutien de la bande filtrante et d'écoulement du liquide filtré 1702. Selon l'invention, les éléments peuvent être éloignées manuellement avant la lavage de l'intérieure de l'appareil. Après l'éloignement des éléments, il ne sty trouve que la surface plate et lisse de la chambre inférieure. Selon l'invention les conduits d'ecoulement du liquide filtré 1 7 O 3 sont construits pour l'aise d'accès et de lavage de l'intérieur. En plus, selon l'invention, les conduits 1703, qui sortent de l'appareil à l'extérieur à travers la charpente, forment une unité portante des force de la clôture des chambres. Fig. 19 est une vue schématique illustrant une configuration de l'invention où, pour que dans les productions pharmaceutiques et autres industries il est necessaire de décharger les solides filltrés en les conditions scellés, il convient de décharger les solides dans les appareils situés, comme les séchoirs à chaque bout du filtre à courroie sans fin 1 9 0 L De cette façon, la grosseur des séchoirs est réduite et la capacité du filtre de l'invention est mieux utilisée.A cette fin, les moyens sont prevus tels que le mouvement de la bande filtrante en forme de courroie sans fin peut être renversé Dans les industries mentionnées plus haut, à part les opérations de regagner des produits solides, les opérations de filtration à précouche de l'aide filtrante sont importantes où les produits liquides sont regagnés: Avec les soupapes 103.180,105,106 ouvertes, on introduit une quantité de suspension de l'aide filtrante du réservoir 137 à travers le soupape 173 dans la chambre supérieure de filtre. Puis. avec les soupapes 103.180 fermées. la soupape 104 s'ouvre et la pression dans la chambre supérieure s'accumule jusqu'à une valeur fìxe lorsque le commutateur de pression 125 est actionné à fermer la soupape 104 et ouvrir les soupapes 110,101. Liquide à filtrer est amené du réservoir de pression 132 à travers la soupape l01 dans la chambre supérieure et distribué sur la surface de la couche de suspension de raidie filtrante qui est déjà partiellement filtré en fonnant une précouche très faible sur la bande filtrante étanche. Toute l'operation ne dure que quelque secondes en comparaison avec les méthodes connues qui souvent durent de 10 à 15 minutes en consumant Sâ 10 fois de plus de l'aide filtrante. La filtration continue pendant laquelle raccroissement de baisse de pression est commandé par le dispositif 125 qui régle la soupape d'étranglement 101 jusqu'à ce qu'une valeur maximume soit atteinte quand la soupape 101 est fermée.D'abord, le liquide épuré s'écoule de la chambre inférieure au réservoir d'écoulement premier 177, puis le commutateur de niveau 181 actionne la fermature de la soupape 105 et l'ouverture de la soupape 114 quand le filtrât s'écoule à travers le talon 176 jusqu'au réservoir du produit épuré. Ensuite, la suspension subsistant dans la chambre supérieure est filtrée par l'alimentation du gaz comprimé. Le gaz comprimé du réservoir 135 est amené à travers la soupape 113 et puis la soupape d'etranglement 104. Selon l'invention, le fait que le débit de gaz comprimé est l'équivalent de débit de filtration est utilisé par la commande de Poperation. Le débit de filtration est mesuré et commandé par les dispositfis des réglages de débit de gaz comprimé 126 et de baisse de pression du gaz comprimé 125.C'est important pour le succés de roperation qu'après la filtration très peu de gaz ne circule à travers le gâteau avant la lavage de lui-meme. Le commencement du percement de gaz comprimé à travers le gâteau est accompagné par un brusque accroissement de débit de gai Simultanément la soupape 104 se ferme et l'opération de lavage est amorcée. Liquide de lavage de bande filtrante du réservoir 155 est amené par la pompe 112 à travers les soupapes 189, 102 dans la chambre supérieure où il est distribué sur le gâteau de deplacer le liquide mere de valeur. Après une période prédéterminée pendant laquelle le gâteau est partiellement seché par le gaz comprimé, les soupapes 113,104 se ferment et la soupape 15g s'ouvre. La couvercle est soulevé par les pistons hydrauliques 118 et opération de déchargement de gâteau est mis en exécution, après laquelle le cycle d'opération est répété. REVENDICATIONS 1. Un appareil de filtration qui comprend une chambre supérieure destinée à recevoir le liquide à filtre en forme d'un couvercle avec une bande de medium filtrant déposée à la partie inférieure du couvercle avec l'interposition d'un dispositif d'étanchéité et reposant sur la surface supérieure perforée de la chambre inférieure qui est munie d'un conduit d'écoulement par lequel le liquide filtré s'écoule, les chambres supérieures et inférieures étanchés peuvent être ecartées l'une de l'autre après une opération de filtration de façon à pouvoir faire avancer la portion de bande filtrante recouverte de residues en amenant une portion neuve de bande filtrante dans l'appareil, characterisé en ce q'afin de prévenir rechappement de liquide hors de chambres scellés, barrières verticalement mobile sont installées dans les surfaces de jointure, qui après la fermature des chambres se forment une espace scellée. 2. Filtre à bande suivant Revendication 1, characterisé en ce que les espaces scellés sont reliées aux sources de pression fluide. 3. Filtre à bande suivant Revendications 1,2, characterisé en ce que la difference de pression entre les espaces scellées et l'intérieure de la chambre inférieure durant le fonctionnement est réglé. 4. Des mode de réalisation et utilisation d'un appareil selon la definition en tète du Revendication 1, characterisé en presentant les particularités suivantes, prises isolément ou selon les diverses combinaisons possible: a) Les moyens sont prévus pour le réglage en marche de la difference de pression entre les chambres supérieures et inférieures. b) La chambre supérieure est reliée avec la dessous d'un réservoir à pression pour le liquide à filtrer qui est reliée avec une source de gaz comprimé afin d'amener et filtrer le liquide à filtrer dans le chambre suupérieure. c) Pour la filtration, les moyens sont prevus pour le réglage de pression et de débit de gaz comprimé. d) L'appareil est muni d'un racloir de residues qui consiste d'un ffl métallique ou plastique étendu sur un cadre qui au moyen des lamelles courbées est tenu près de la surface de la.bande.filtrante en conformant avec la courbure d'un rouleau de bande filtrante. e) Les moyen sont prevus pour que tout l'assemblage de racloir être levé et puis baissé par un dispositif convenable. f) Les moyen sont prevus pour que le mouvement de la bande filtrante soit commandé par les insertions des morceaux de matière dans les bordes de la bande qui peuvent produire les signaux aux commutateurs electroniques. g) L'appareil est muni d'un rouleau de détournement de bande qui est pivoté et sous commande des commutateurs electroniques, peut s'incliner, soit à gauche, soit à droite par un dispositif convenable pour que la direction du mouvement de bande reste tout droit. h) Le couvercle de filtre qui est levé et baissé par les pistons fluides est tenu dans la position horizontale au moyen des guides roulantes ou glissantes. i) L'appareil prevoit l'enveloppement de la chambre à filtre et des rouleaux de bande filtrante par une charpente portante. j) L'appareil est muni d'une charpente portante qui se consistue des profils en U métallique. k) La charpent portante de l'appareil est construite pour resister les force de la clôture de couvercle des pistons fluides et de contenir et sceller les équipements ancillaires ein dehors du logement du filtre. I) La charpente portante de l'appareil et son entre-deux sont révetu du tôle résistent à corrosion. m) La garniture de charpente portante et l'entre-deux de l'appareil se forme une coquille qui s'enveloppe la chambre à filtre et les rouleaux de bande. n) La coquille est étanche et hermétique. o) L'appareil est muni des moyen d'amener le liquide de lavage d'un reservoir à liquide épuré à travers les gicleurs situé à l'intérieur de la coquille après quoi le liquide souillé est collecté à fond de la coquille et en suite est pompé à travers la chamrbe de filtre étanche, ou le liquide épuré circule jusqu'au réservoir à liquide épuré encore. p) Les pièces intérieures de la chambre à filtre de l'appareil, qui sont contactées par les produits et l'environnement gazeaux sont fabriquées du tôle de matériaux résistents à la corrosion qui encapsulent les éléments structuraux des chambres et révete la charpente portante et son entre-deux. q) Le couvercle de la chambre de l'appareil est actioné au moyen des pistons à fluides qui sont situés à intevals le long des bords extérieur et lateraux de la coquille et sont rattachés aux poitres deposés verticalement à travers les seaux attachés à la coquille. r) Les moyens sont prevus pour la lavage des residues de filtration qui comprennent plusieurs de résevoirs à liquide filtré qui sont munis de conduits, dispositif d'amener et les soupapes pour amener le liquide filtré de manière consécutif des réservoirs à la chambre supérieure et les conduits d'écoulement par lequels le filtrât s'écoule de la chambre aux réservoirs de liquide filtré. s) L'appareil est muni des moyens tels que les gaz et vapeurs de la chambre inférieure peut âtre recirculé d'un système fermé à travers les étapes de séparation, compression et commande d'écoulement à la chambre supérieure. t) Procédé de filtration au cours duquel une quantité de suspension de l'aide filtrante est introduite dans les chambres à filtre avec leur pression egalisée, après quoi lorsque une baisse de pression est developpée entre les chambres, le liquide à filtrer est introduit. u) Procédé de filtration au cours duquel le débit de liquide filtré est controllé par le réglage du débit et de la pression de gaz comprimé qui aliment la chambre supérieure v) Procédé de filtration au cours duquel la fin de filtration et lavage du gâteau est signalée par un accroissement soudain de débit de gaz comprimé qui alimente la chambre supérieure pendant la filtration. w) Les moyens sont prevus pour la lavage de l'intérieure de l'appareil qui en deux operations consécutifs amènent le liquide de lavage à travers les gicleurs, après quoi le liquide souillé est collecté et ensuite pompé à travers la chambre à filtre étanche où le liquide épuré circule jusqu'au réservoir à liquide épuré pour la prochaine opération. x) Les moyens sont prevus tels que le mouvement de la bande filtrante en forme de courroie sans fin peut être renversé. y) Les moyen sont prevus tels que le soutien de la bande filtrante comprend une pluralité des éléments qui peuvent être eloingné manuellement en laissant une surface plate et lisse en-dessus de le chambre inférieure. z) Les conduits d'écoulement de liquide filtré, qui sortent de l'appareil de filtre à travers la charpente extérieure, forment une unité portante des forces de la clôture de chambres.