Brevet FR2779973A1 — publié le 19991224

L'invention concerne un dispositif pour réaliser la séparation liquide- solide d'une suspension chargée, ce dispositif comportant un arbre horizontal présentant plusieurs canaux intérieurs, au moins un disque porté par ledit arbre et comprenant une pluralité de secteurs de filtration indépendants, garnis d'un média filtrant, et régulièrement répartis autour de l'arbre, l'intérieur de chaque secteur étant en communication avec un canal intérieur, et ledit disque plongeant en partie dans la suspension, afin que les secteurs baignent dans ladite suspension au cours d'une partie de leur trajet lors de la rotation de l'arbre, et des moyens pour mettre chaque canal intérieur en liaison successivement avec des moyens d'aspiration du liquide lorsque le secteur correspondant baigne dans la suspension, afin de former des gâteaux de filtration sur le média filtrant dudit secteur, puis avec des moyens d'essorage des gâteaux lorsque le secteur correspondant est sorti de la suspension, et enfin avec des moyens de soufflage d'un fluide afin de débâtir les gâteaux de filtration formés sur ledit secteur, au cours d'un tour de rotation de l'arbre. Ces filtres rotatifs à disques sont utilisés couramment dans l'industrie pour réaliser la séparation liquide solide d'une suspension chargée, résultant, par exemple, de l'attaque d'un minerai, d'une cristallisation, etc.... Chaque secteur est constitué d'un cadre rigide délimitant une structure servant de support au média filtrant et d'une pièce de raccordement assurant les échanges de fluide avec le canal intérieur de l'arbre sur lequel le secteur est connecté. Dans les dispositifs de filtration actuellement connus, chacun des secteurs est connecté à un canal intérieur et l'arbre comporte autant de canaux intérieurs que de secteurs. Si l'on veut augmenter le nombre de secteurs du disque, il est nécessaire d'augmenter le nombre de canaux intérieurs de l'arbre. Mais cette augmentation du nombre de canaux entraîne une augmentation du coût de l'arbre, une augmentation du diamètre de l'arbre et la nécessité d'augmenter le diamètre extérieur des disques pour conserver la même surface de filtration. Ainsi, en pratique, les disques des dispositifs connus ne peuvent comporter qu'un nombre de secteurs limité. Or, il est avantageux, pour plusieurs raisons, d'augmenter le nombre de secteurs constituant un disque. Tout d'abord, la quantité de fluide nécessaire au gonflage d'une poche dépend principalement du volume engendré par cette poche lorsqu'elle est gonflée. On peut facilement vérifier que pour une même surface filtrante, le volume des poches gonflées sera moindre avec des secteurs ayant une ouverture angulaire faible qu'avec des secteurs ayant une ouverture angulaire forte. En première approximation, le rapport entre les volumes de fluide nécessaire pour gonfler les poches est inversement proportionnel au nombre de secteurs. Il en résulte des économies de fluide de soufflage et des économies d'énergie importantes si on augmente le nombre de secteurs dans un disque. Ensuite, sur les filtres rotatifs à disques de grandes dimensions, et comprenant un nombre de secteurs limité, la manipulation des secteurs lors de la maintenance du filtre s'avère souvent longue et pénible, eu égard au poids de chaque secteur. Il est donc intéressant de disposer de secteurs qui ont une ouverture angulaire plus faible afin qu'ils soient moins lourds et afin qu'un opérateur puisse les manipuler seul sans l'aide d'un palan. L'invention s'est donné le but de proposer un dispositif de filtration du type mentionné ci-dessus, dans lequel le nombre de secteurs est augmenté, sans augmenter le coût et le diamètre de l'arbre. L'invention atteint son but par le fait que chaque canal intérieur est en communication avec l'intérieur d'au moins deux secteurs adjacents. En pratique, deux ou trois secteurs adjacents sont connectés radialement et perpendiculairement à des piquages communiquant avec un seul canal intérieur de l'arbre. Le maintien des secteurs sur les piquages de l'arbre est assuré par un système de baïonnette et l'étanchéité est réalisée par l'intermédiaire d'un manchon. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale d'un dispositif de séparation liquide solide objet de l'invention; la figure 2 est une vue axiale d'un disque, dans laquelle l'arbre est montré en coupe; la figure 3 est une coupe du disque selon la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 montre à plus grande échelle une partie du disque de la figure 2; la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 montre en détail les moyens de fixation de trois secteurs reliés au même canal intérieur; la figure 7 est une coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6; la figure 8 est une vue selon la ligne VIII-VIII de la figure 6; la figure 9 montre une poche gonflée d'un secteur de grande ouverture angulaire; la figure 10 montre les poches gonflées de trois secteurs ayant globalement l'ouverture angulaire du secteur de la figure 9. Les figures montrent une machine 1 pour réaliser la séparation solide liquide d'une suspension 2 contenue dans une auge 3. Cette machine 1 comporte essentiellement un arbre horizontal creux 4 entraîné en rotation par un moteur 5 et portant trois disques 6a, 6b, 6c ayant chacun une pluralité de secteurs de filtration 7 répartis régulièrement autour de l'arbre 4. L'intérieur de l'arbre 4 renferme une pluralité de canaux 8 communiquant avec les secteurs 7. Chaque secteur 7 comporte une armature rigide et est recouverte d'un média filtrant 9. Ce média filtrant se présente sous la forme d'une poche et peut être constitué par une grille, une membrane, une toile synthétique ou tout autre matériau filtrant. Son rôle est de retenir les particules solides contenus dans la suspension 2 et de laisser passer la phase liquide. Un distributeur fixe 10 est monté de manière étanche à l'extrémité 9 de l'arbre 4. Ce distributeur 10 comporte une première chambre communiquant avec un dispositif d'aspiration de filtrat par un conduit 11, une deuxième chambre communiquant avec un dispositif d'aspiration par un conduit 12 et une troisième chambre communiquant avec un dispositif de soufflage d'un fluide par un conduit 13. L'arbre 4 est disposé dans la partie supérieure de l'auge 3, et l'auge 3 est alimentée en suspension 2, de telle manière que l'arbre 4 est en partie immergé dans la suspension 2. La disposition des chambres du distributeur 10 est réalisée de telle manière que, au cours d'un tour de rotation de l'arbre 4, l'intérieur de chaque secteur 7 est successivement mis en communication avec les conduits 11, 12 et 13. Lorsqu'un secteur 7 se trouve dans la suspension 2, son intérieur est en communication avec le conduit 11 d'aspiration de filtrat. Dans cette situation, la phase solide de la suspension 2 se colle par aspiration sur le média filtrant 9 et forme un gâteau de filtration, tandis que la phase liquide traverse le média filtrant 9, pénètre dans le canal intérieur correspondant 8 et est évacué par le conduit 11 via la première chambre du distributeur 10. Lorsqu'un secteur 7 vient de sortir de la suspension 2, le canal intérieur 8 correspondant à ce secteur 7 est mis en communication avec la deuxième chambre du distributeur 10. Cette deuxième chambre communiquant avec un dispositif d'aspiration par le conduit 12, il se produit un essorage ou assèchement des gâteaux de filtration collés sur les faces externes de ce secteur 7. Si on poursuit la rotation de l'arbre 4, le canal intérieur 8 communiquant avec l'intérieur du secteur 7 dont les gâteaux de filtration viennent d'être essorés, est mis en communication avec la troisième chambre du distributeur 10. Un fluide gazeux est alors insufflé à contre-courant à l'intérieur du secteur 7 par le conduit 13, ce qui permet de gonfler la poche de ce secteur 7 et de débâtir les gâteaux de filtration qui y sont collés. La phase solide est alors récupérée dans une trémie, non montrée sur les dessins, puis est évacuée par un moyen approprié. La machine de filtration décrite ci-dessus fait partie de l'état de la technique. Selon la présente invention, chaque canal intérieur 8 de l'arbre 4 communique directement avec au moins 2 secteurs 7. Dans l'exemple illustré sur les figures 2 à 8, chaque canal intérieur 8 communique directement avec 3 secteurs 7. A cet effet, la paroi externe 15 de l'arbre 4 comporte au droit d'un disque 6a, 6b, 6c et en regard d'un canal intérieur 8, trois ouvertures circulaires ou piquages 16 prolongés radialement vers l'extérieur par des fourreaux cylindriques 17, dans lesquels viennent s'emmancher des manchons 18 solidaires des secteurs 7. Des plaques annulaires 19 radiales relient tangentiellement les fourreaux 17. Ces plaques 19 présentent à leurs extrémités un anneau 20 coaxial à l'arbre 4 qui présente en regard des fourreaux 17, des ouvertures 21 pour le passage des manchons 18. Ces ouvertures 21 sont globalement circulaires et elles présentent sur leur pourtour une échancrure 22 pour le passage d'un ergot 23 solidaire du manchon 18, afin de permettre la fixation radiale du secteur 7 par un dispositif du type baïonnette. Ainsi que cela est visible sur les figures 2 et 4, les secteurs 7 sont retenus par leurs bords radialement extérieurs 25 sur une jante annulaire 26, sans la présence de rayons. Pour remplacer un secteur 7, on désolidarise le bord extérieur 25 du secteur 7 à remplacer de la jante 26, puis on fait pivoter ce secteur de autour de l'axe de son manchon 18, afin que son ergot 23 se mette en regard de l'échancrure 22. Il suffit alors de déboîter le manchon 18 de son fourreau 17. Le montage du secteur 7 de remplacement se fait selon le cheminement inverse. Dans le cas o il faut remplacer l'ensemble des secteurs 7 d'un disque 6a, 6b, 6c, on procède successivement au remplacement de chacun des secteurs 7. La solution technique proposée par l'invention permet de conserver les technologies existantes utilisées pour la fabrication de l'arbre 4. Seul le nombre de piquages 16 est augmenté. La disposition des plaques annulaires 19, des fourreaux 17, et de l'anneau 20, pour l'encastrement des secteurs 7 dans l'arbre 4, confère aux disques 6a, 6b, 6c une plus grande rigidité. La figure 10 montre les volumes internes de trois secteurs adjacents alimentés en fluide de soufflage à partir du même canal intérieur 8, et la figure 9 montre le volume interne d'un seul secteur équivalent de l'art antérieur, ayant une ouverture angulaire égale au triple de l'ouverture angulaire d'un secteur 7 selon l'invention. Ces figures montrent clairement que le volume global du fluide à souffler pour débâtir les gâteaux de filtration est nettement moindre. D'autre part, les efforts de tension sur les média filtrants qui sont repris par l'armature de chaque secteur 7 sont également diminués. Du fait de la réduction du volume de fluide nécessaire au soufflage, le temps de soufflage est diminué, et ceci permet d'augmenter la vitesse de rotation de l'arbre 4. Cette augmentation de vitesse de rotation peut être supportée par le disque, du fait de la plus grande rigidité des moyens d'accrochage des secteurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour réaliser la séparation liquide-solide d'une suspension (2) chargée, ce dispositif comportant un arbre horizontal (4) présentant plusieurs canaux intérieurs (8), au moins un disque (6a, 6b, 6c) porté par ledit arbre (4) et comprenant une pluralité de secteurs (7) de filtration indépendants, garnis d'un média filtrant (9), et régulièrement répartis autour de l'arbre (4), l'intérieur de chaque secteur (7) étant en communication avec un canal intérieur (8), et ledit disque plongeant en partie dans la suspension (2), afin que les secteurs (7) baignent dans ladite suspension (2) au cours d'une partie de leur trajet lors de la rotation de l'arbre (4), et des moyens (10) pour mettre chaque canal intérieur (8) en liaison successivement avec des moyens d'aspiration du liquide (11) lorsque le secteur (7) correspondant baigne dans la suspension (2), afin de former des gâteaux de filtration sur le média filtrant dudit secteur, puis avec des moyens d'essorage (12) des gâteaux lorsque le secteur correspondant est sorti de la suspension, et enfin avec des moyens de soufflage (13) d'un fluide afin de débâtir les gâteaux de filtration formés sur ledit secteur, au cours d'un tour de rotation de l'arbre (4), caractérisé par le fait que chaque canal intérieur (8) est en communication avec l'intérieur d'au moins deux secteurs (7) adjacents. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque canal intérieur (8) est en communication avec l'intérieur d'au moins trois secteurs (7) adjacents. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la paroi externe (15) de l'arbre comporte au droit d'un disque (6a, 6b, 6c) une ouverture ou piquage (16) pour chaque secteur relié audit canal, cette ouverture étant prolongée radialement vers l'extérieur par un fourreau annulaire (17) dans lequel s'emmanche un manchon (18) solidaire d'un secteur (7). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que des plaques annulaires (19) relient tangentiellement les fourreaux (17). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les plaques (19) présentent à leurs extrémités un anneau (20) coaxial à l'arbre (4), qui présente des ouvertures (21) pour le passage des manchons (18). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les ouvertures (21) de l'anneau (20) présentent sur leur pourtour une échancrure (22) pour le passage d'un ergot (20) solidaire d'un manchon (18). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'ergot (20) assure une fermeture du type baïonnette.