Brevet FR2778117A1 — publié le 19991105

La presente invention concerne un dispositif automatique pour filtrer les liquides ayant pour caractéristique un trouble important (forte turbidité) et ou une forte densité de particules en suspension. La filtration traditionnelle de certains de ces produits est effectuée couramment par gravité sur papier filtre ou sous vide sur matière filtrante, ce qui, d'une part ne permet pas la filtration des liquides caractérisés par une turbidité importante, et ce qui présente d'autre part, l'inconvénient majeur d'être un mode de filtration très lent. Le dispositif de filtration selon l'invention permet de remédier aux inconvénients de la filtration traditionnelle. La filtration est effectuée sous pression, sous cloche et sur grille de même diamètre, le papier à filtrer est posé sur la grille rapportée sur une plaque table, ce qui penrmet de s'affranchir des paramètres temps et turbidité en adaptant la pression dans la cloche. La cloche a une hauteur supérieure au diamètre de la grille, ce qui évite les projections internes de liquide lors de la mise sous pression: ces projections étant susceptibles de provoquer de la contamination. La grille est percée de trous d'un diamètre égal au diamètre de la grille divisé par 50, les trous étant équidistants les uns des autres de la demi mesure du diamètre de ces trous. Le liquide à filtrer est versé dans un entonnoir équipé d'une détection minimale de niveau de liquide, l'évacuation de l'entonnoir est reliée à la cloche par l'intermédiaire d'une vanne autorisant le déversement du liquide dans la cloche qui est mise en pression. Le récipient situé sous la grille de filtration est en forme d'entonnoir présentant un orifice dans sa partie supérieure permettant la dépressurisation du récipient en fin de filtration: cette dépressurisation est réglable par un robinet connecté sur cet orifice ou sur le tuyau connecté à cet orifice. L'évacuation du récipient en forme d'entonnoir est reliée à une vanne par l'intermédiaire de tuyaux en forme de T ou de Y. La sortie de la vanne permet la mise à l'égout du liquide contaminé par la filtration précédente, tandis que la partie tuyau formant une branche du T ou du Y permet de recueillir le liquide non contaminé qui est poussé par l'air sous pression du récipient. Le liquide non contaminé poussé par l'air sous pression du récipient est acheminé vers la fiole ou bécher de réception, par l'intermédiaire d'un tuyau dont la hauteur est supérieure au niveau de liquide dans le récipient et équipé d'un T dont la branche supérieure est raccordée à une alimentation en air comprimé permettant la vidange complète du tuyau en fin de filtration. La cloche sous pression est rendue mobile par l'intermédiaire d'actionneurs mécaniques, pneumatiques ou électromécaniques, solidaires ou non de la plaque table, ce qui permet le passage du papier à filtrer entre la cloche et la grille de filtration. L'étanchéité entre la plaque table supportant la grille de filtration et la cloche est assurée par un joint torique placé dans une gorge entourant au plus près la grille de filtration. Le liquide filtré, non contaminé, est recueilli dans une fiole ou bécher, équipés d'une détection de niveau déclenchant la fin de filtration. Ces fioles ou béchers sont équipés d'une vanne de retenue permettant l'évacuation du liquide filtré vers son utilisation. L'étanchéité entre l'entonnoir et la cloche est assurée par une vanne. L'alimentation en air comprimé du dispositif de filtration est assurée par un régleur de pression muni d'une sécurité de pression mnimale. L'alimentation en air comprimé de la cloche est assurée par un régleur de pression permettant d'assurer l'équilibre mécanique entre la force de poussée de la cloche et la force des actionneurs, nécessaire au maintien de l'étanchéité de la cloche sur le joint torique. L'alimentation en air comprimé, permettant de vider complètement le tuyau d'écoulement du liquide filtré, est assurée par un régleur de pression. Ainsi pour les liquides présentant une forte turbidité, la pression de filtration sera plus importante que pour les liquides présentant une turbidité plus faible. Par exemple: les jus de canne à sucre pressé, les jus de rapures de betterave sucrière ainsi que les produits de fabrication de sucrerie sont filtrés par le dispositif sans utilisation d'adjuvant chimique et en moins d'une minute. L'automatisme des différentes phases de la filtration est assuré par un système de gestion d'information associé aux différents capteurs de niveau de liquide et pression, à une boîte de dialogue supportant interrupteurs, voyants et afficheur, utilisée pour donner l'ordre de démarrage de la filtration et assurant la visualisation des différentes phases de la filtration ainsi que des fonctions de sécurité. Le cycle de filtration est le suivant: l'opérateur remplit, à l'invite du système d'information, l'entonnoir de liquide à filtrer: si la condition de niveau minimum est assurée, le cycle de filtration peut commencer: un message d'information est affiché sur la boîte de dialogue. Si l'ordre de départ de filtration est donné, les actionneurs assurent l'étanchéité de la cloche sur le joint torique et une partie du liquide contenu par l'entonnoir est acheminée vers la cloche, entraînant les restes contaminants de la filtration précédente. La pression est mise dans la cloche, le liquide filtre et entraîne les restes contaminants: l'ensemble est mis à l'égout par la vanne reliée au T ou Y située après le récipient placé sous la grille, cette opération s'effectue en quelques secondes. Dès que cette phase appelée "filtration décontamination" est effectuée, le reste du liquide contenu par l'entonnoir est acheminé vers la cloche qui entre temps a été dépressurisée. La vanne de mise à l'égout est fermée. La filtration est démarrée par mise en pression de la cloche. Tant que la filtration n'est pas terminée, la pression à l'intérieur du récipient situé sous la grille de filtration n'est pas suffisante pour assurer la remontée du liquide filtré vers la fiole ou bêcher. Quand la filtration est terminée, la pression dans le récipient, réglée par le robinet, sera suffisante pour alimenter en liquide filtré la fiole ou bécher munis du détecteur de niveau. Dès que la détection de niveau est assurée, la vanne de mise à l'égout est actionnée, le surplus de liquide filtré part à l'égout, l'air comprimé est envoyé dans le T permettant la vidange totale des différents tuyaux. La cloche est alors dépressurisée, les actionneurs la remontent pour permettre l'évacuation du papier filtre souillé et l'avance du papier à filtrer propre: un autre cycle peut commencer. Selon des modes particuliers de réalisation: La mobilité de la cloche peut être assurée par des vérins pneumatiques, électriques ou électromécaniques dont les axes mobiles ou axes de force pourront être situés de part et d'autre de la cloche, de façon à la tirer ou à la pousser vers la grille, le joint d'étanchéité et la plaque table. La force de ces actionneurs sera en rapport avec la force développée par la mise en pression de la cloche afin d'éviter les défauts d'étanchéité. L'entonnoir contenant le liquide à filtrer pourra être directement relié à la cloche sur son sommet ou sa périphérie par l'intermédiaire de la vanne, ou être relié à la dite cloche par l'intermédiaire de la vanne et d'un tuyau flexible. Afin de réduire les problèmes issus de la contamination d'un liquide sur l'autre, les diamètres de l'orifice de sortie de l'entonnoir, de la vanne et du tuyau flexible seront identiques pour éviter les retenues de liquide. La vanne autorisant le déversement du liquide dans la cloche pourra être à commande électrique, électro- pneumatique ou électromagnétique. La vanne reliée aux tuyaux Y ou T aura le même diamètre de passage que ces tuyaux et pourra être à commande électrique, électro-pneumatique ou électromagnétique. Les différentes pièces citées plus haut seront recouvertes d'un revêtement PTFE ou autre, assurant la rétention minimale de liquide. La grille de filtration est en acier éprouvé à une force de 120 kg mm.2, est recouverte du revêtement PTFE ou autre, et aura une épaisseur maximale de 3 mm.Elle sera percée de trous équidistants les uns des autres de la mesure du demi diamètre de ces trous, sans que ces trous n'aient un diarmètre supérieur à 4 mm, afin d'éviter le percement du papier filtre par la pression de filtration. Les différents détecteurs de niveau pourront être soit électriques, électroniques ou mécaniques. Le T permettant la vidange complète du tuyau, évitant ainsi les problèmes de contamination, pourra être remplacé par un bouchon de fiole percé de 2 trous: l'un pour l'arrivée d'air, l'autre pour l'arrivée du liquide filtré: la troisième branche du T étant constituée par la fiole. Le dessin annexé illustre l'invention Ce dessin représente en coupe le dispositif de l'invention. En référence à ce dessin, le dispositif comporte une cloche (1) percée d'un trou (5) permettant l'écoulement du liquide contenu dans l'entonnoir (14) par l'intermédiaire d'une vanne (4). Sous cette cloche, sur la plaque table (11) est placée la grille de filtration (2) ainsi que le joint torique (3) assurant l'étanchéité de la cloche (1) par rapport à la plaque table (11). Les dimensions de la cloche (1), de l'entonnoir (14), de la grille de filtration (2) sont telles qu'une quantité minimale de 250 mnl de liquide peut être mise à filtrer, sans que la hauteur de liquide dans la cloche ne dépasse le niveau du trou d'écoulement du liquide (5). Le récipient (6) solidaire de la plaque table (11) a le même diamètre intérieur que la grille de filtration (2), son volume est tel qu'il doit pouvoir contenir une quantité minimum de liquide de 250 ml sans que le niveau de ce liquide ne parvienne à moins de 2 cm du bord de l'orifice (12). L'évacuation reliée à un T ou Y (8) est la plus courte possible afin de réduire la contamination, la connexion du T ou Y (8) à la vanne (9) est d'une contenance suffisante pour assurer l'évacuation du liquide contaminé. Les actionneurs ( 18) ont une puissance suffisante pour résister à la force de poussée de la cloche (1) en pression afin d'assurer une parfaite étanchéité entre la cloche (1), le joint torique (3) et la plaque table (11). La mise en pression de la cloche (1) se fait par l'intermédiaire de l'orifice (13) raccordé à une source de gaz compressé, cet orifice (13) est situé au sommet de la cloche (1) afin de réduire l'effet de vague à l'intérieur de la cloche (1) lors de la mise en pression par l'orifice (13). Le robinet (7), permettant d'équilibrer la pression dans le récipient (6) en fin de filtration et d'ainsi permettre la remontée du liquide filtré par le T ou Y (8) vers le bêcher ou fiole (10), a une sensibilité suffisante afin d'assurer ce réglage d'équilibre. Les détecteurs (16) et (17) de niveau de liquide sont de sensibilité telle que leur temps de réponse n'influence ni ne perturbe pas le bon déroulement de la filtration. Le T (15), recevant par son orifice supérieur la pression de gaz comprimé permettant la vidange complète des tuyaux, est situé à une hauteur supérieure au niveau de plaque table (1 1). La vanne (19) permet la distribution éventuelle de liquide filtré vers son utilisation. Revendications 1) Dispositif automatisé pour filtrer les liquides turbides, caractérisé en ce qu'il comporte une cloche (1) dont la mobilité est assurée par des actionneurs (18), mise en pression par un orifice (13), situé en son sommet, la cloche (1) mobile permet le passage du papier à filtrer glissé entre elle même, la grille (2) et le joint torique (3). La cloche (1) est alimentée en liquide à filtrer par un entonnoir (14) raccordé à une vanne (4) solidaire ou non de la cloche (1) déversant le liquide à filtrer dans la cloche (1) par l'orifice ou trou (5): la vanne (4) assure par ailleurs l'étanchéité de la cloche (1) lors de sa mise en pression. 2) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le liquide à filtrer poussé par le gaz comprimé dans la cloche (1) filtre à travers le papier à filtrer et la grille (2) pour être recueilli dans un récipient (6) en forme d'entonnoir, équipé d'un orifice (12) raccordé à un robinet (7) équilibrant la pression dans le récipient (6) en fin de filtration et permettant la remontée du liquide filtré par le T ou Y (8). 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'une branche du T ou Y (8) permettant la remontée du liquide filtré vers le bécher ou la fiole ( 10) est équipée d'une vanne (9) assurant la mise à l'égout du liquide filtré contaminé ou contaminant en début de filtration et fin de filtration déclenchés par les capteurs de niveau (16) et (17). 4) Dispositif selon les revendications I,2 et 3 caractérisé en ce que le liquide filtré remontant par une branche du T ou Y (8) est recueilli dans le récipient (10) en passant par un T (15) situé au dessus du niveau de la table (11) supportant le joint torique (3) et la grille (2).Le T (15) permet l'injection de gaz comprimé afin de chasser vers le bécher ou la fiole (10), le T ou Y (8) et la vanne (9), le contenu du tuyau pour éviter la contamination de la filtration suivante. ) Dispositif selon les revendications 2 et 4 caractérisé en ce que le robinet (7) et le T (15) qui est situé à une hauteur supérieure au niveau de liquide filtré contenu par le récipient (6) assurent la remontée du liquide filtré que lorsque la filtration est terminée. 6) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que un détecteur de niveau (17), assurant la détection minimale de liquide à filtrer, situé dans l'entonnoir (14) permet le départ de la filtration. 7) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que un détecteur de niveau (16) confirme la fmin de filtration. 8) Dispositif selon les revendications I, 2,4 caractérisé en ce que la grille (2) est en acier trempé de résistance minimum de 120 kg/mnm2 et percée de trous équidistants les uns des autres de la demi mesure de leur diamètre sans que ce diamètre n'excède la valeur de 4 min. 9) Dispositif selon une ou plusieurs des revendications précédentes caractérisé en ce que les vannes (4), (9) et (19), les T ou Y (8) et (15) ainsi que le trou ou orifice (5) sont à passage intégral de même diamètre de passage que les tuyaux ou raccords s'y raccordant. ) Dispositif caractérisé selon les revendications précédentes en ce les actionneurs (18) sont, soit des vérins pneumatiques, soit des tirants actionnés par une force pneumatique ou électromécanique, ces actionneurs sont situés d'un côté ou l'autre de la table (11).