Brevet FR2833855A1 — publié le 20030627

Le domaine technique de l'invention est celui des filtres et dispositifs de filtrage qui sont utilisés dans les installations industrielles ou dans les stations de traitement d'effluents. Un des principaux problèmes rencontrés avec les filtres connus est celui du colmatage. Les effluents qui doivent être filtrés incorporent des résidus solides ou pâteux qui adhèrent aux mailles des tamis du filtre. Ces résidus arrivent à boucher le filtre et il est alors nécessaire de stopper l'installation pour démonter et nettoyer le filtre. Le colmatage est d'autant plus fréquent que les mailles des tamis de filtrage seront fines. Il est donc difficile de réaliser de façon continue un filtrage à la fois fin et efficace des boues provenant de stations de forage pétrolier ou bien de stations d'épuration. On connaît par le brevet US4931180 un filtre auto nettoyant qui comprend un tube filtrant sur lequel sont appliqués des racleurs entraînés par un moteur. Le fluide à filtrer est introduit à l'intérieur du tube filtrant et le filtrat est évacué radialement. Un inconvénient d'un tel filtre est qu'il ne comporte qu'une dimension de maille de filtrage. Il est donc nécessaire lorsque l'on souhaite à réaliser un filtrage progressif de prévoir plusieurs filtres disposés en cascade les uns derrières les autres. De plus la structure à tamis vertical de ce filtre conduit à une accumulation en partie basse et par gravité d'un mélange du fluide à filtrer et de résidus raclés. Ce filtre est donc mal adapté au filtrage de produits fluides contenant une proportion réduite d'impuretés. En effet, l'ouverture de la vanne d'évacuation des résidus conduira à une élimination d'une partie importante du fluide à filtrer. C'est le but de l'invention que de proposer un filtre permettant de pallier de tels inconvénients. Ainsi le filtre selon l'invention, peut aisément être décolmaté sans opérations de dépose ou de démontage. Le filtre selon l'invention permet ainsi de réaliser un décolmatage à distance et il autorise une évacuation des déchets sans perte du fluide filtré. Ainsi l'invention a pour objet un filtre autonettoyant notamment pour le filtrage des effluents gras, filtre comprenant au moins un tamis filtrant disposé dans une cuve entre une ouverture d'amenée des effluents et une ouverture d'évacuation des effluents filtrés, filtre caractérisé en ce que le tamis comporte au moins une ouverture qui est obturée dans une première position dite de filtrage par un volet mobile, le volet pouvant se déplacer par l'action de moyens moteurs pour dégager l'ouverture. Avantageusement le volet mobile pourra être appliqué sur le tamis de façon à assurer un raclage de celui ci lors du déplacement du volet ainsi que la poussée vers l'ouverture des résidus retenus par le tamis. Le ou les tamis pourront être circulaires la cuve étant cylindrique, le ou les volets ayant en section la forme de secteurs solidaires d'un arbre disposé au niveau de l'axe de la cuve, l'ouverture du ou des tamis ayant également la forme d'un secteur. Chaque tamis pourra délimiter avec le tamis précédent ou avec un couvercle de la cuve une chambre de réception des effluents, le volet du tamis considéré ayant une hauteur sensiblement égale à la hauteur de la chambre de réception. Le filtre pourra comporter une canalisation de récupération des déchets qui sera disposée en dessous de la ou des ouvertures des tamis. La cuve pourra comporter un moyen de chauffage. Le moyen de chauffage pourra comprendre des canalisations d'un fluide caloporteur disposées dans une paroi de la cuve. Le moyen de chauffage pourra assurer une température dans le filtre comprise entre 80 et 95 C. Avantageusement le filtre selon l'invention pourra comprendre au moins deux tamis ayant des dimensions de mailles différentes et décroissantes de l'amont du filtre vers l'aval. L'invention a également pour objet un équipement de filtrage mettant en oeuvre un tel filtre. Cet équipement permet de réaliser les opérations de nettoyage et décolmatage de façon automatique et cyclique sans interruption du procédé de traitement dans lequel l'équipement de filtrage est disposé. L'installation de filtrage d'effluents selon l'invention pourra comprendre au moins un filtre alimenté en effluents préchauffés qui sont mis sous pression par une pompe. L'installation comprendra avantageusement au moins deux filtres autonettoyants, filtres alimentés en effluents par une vanne à trois voies qui permet de mettre un filtre hors circuit d'alimentation quand l'autre se trouve alimenté. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation de filtrage pourra comprendre un dispositif d'injection d'eau et ou de vapeur sous pression raccordé à la cuve, dispositif d'injection qui sera mis en oeuvre lors du nettoyage du filtre. D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un filtre selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale de ce filtre, coupe réalisée suivant le plan dont la trace AA est visible sur la figure 1, cette coupe montre un volet en position d'obturation, - la figure 3 est une coupe analogue à la figure 2, et montre le volet en position ouverte, - la figure 4 est un schéma synoptique d'un équipement de filtrage selon l'invention. En se reportant à la figure 1, un filtre autonettoyant 1 selon l'invention comprend une cuve 2 sensiblement cylindrique comportant un fond 2a et fermée en partie supérieure par un couvercle 3. Le couvercle 3 porte une ouverture 5 d'amenée des effluents à filtrer. Cette ouverture est obturée par une première vanne 6. Le fond 2a porte une ouverture axiale 7 d'évacuation des effluents filtrés, cette ouverture d'évacuation est fermée par une deuxième vanne 8. La paroi cylindrique 2b de la cuve du filtre est creuse et renferme des canalisations 4, régulièrement réparties angulairement (voir aussi figure 2), reliées les unes aux autres et qui s'étendent sur sensiblement toute la hauteur de la paroi 2b. Ces canalisations constituent un moyen de chauffage de la cuve. A cet effet elles transportent un fluide caloporteur, par exemple de l'eau chaude, qui est fourni par une source de chaleur S non représentée ici en détails (par exemple une chaudière ou un échangeur thermique). Pour le filtrage d'un effluent gras tel que de l'huile usagée ou de la graisse animale ou végétale, le moyen de chauffage sera défini de façon à assurer une température dans le filtre comprise entre 80 et 95 C. La cuve 2 est traversée axialement par un axe 9 qui est monté tournant sur des paliers 10a, lOb et qui peut être entraîné en rotation par un moteur 11 solidaire du couvercle 3 de la cuve. La cuve renferme ici trois tamis filtrants 12a, 12b et 12c qui sont parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe 9. Les tamis sont constitués par des grilles métalliques réalisées par exemple en acier inoxydable. Les dimensions de maille des grilles seront choisies de préférence différentes d'un tamis à l'autre. On donnera une dimension de maille décroissante d'un tamis à l'autre et de l'amont du filtre (du côté de l'ouverture d'amenée d'effluents 5) vers l'aval (du côté de l'ouverture d'évacuation des effluents filtrés 7). On choisira par exemple une dimension de maille de l'ordre de 5mm pour le premier tamis 12a, 3mm pour le deuxième tamis 12b et 2mm pour le troisième tamis 12c. Les tamis 12 sont rendus solidaires de la cuve par un moyen approprié, par exemple par des équerres de fixation 17. Avantageusement la fixation des tamis sera démontable pour faciliter le remplacement d'un tamis usagé ou le changement des tailles de maille des tamis. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, chaque tamis 12 comporte une ouverture 13a, 13b, 13c. Les ouvertures de chaque tamis ont toutes sensiblement la forme d'un quart de cercle (voir figure 2). Elles sont superposées les unes au-dessus des autres et disposées au-dessus d'un bol 14 d'évacuation des résidus. Le bol 14 est raccordé à une tuyauterie 15 fermée par une vanne 16. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque ouverture est obturée dans une première position dite de filtrage par un volet mobile 18a, 18b ou 18c. Chaque volet 18 a ainsi un profil en coupe transversale qui couvre un quart de cercle de surface supérieure à celle de l'ouverture 13 (voir figure 2). Pour réduire la masse du filtre, chaque volet est creux et réalisé en tôle emboutie. Tous les volets sont solidaires de l'arbre 9. Chaque volet se trouve ainsi appliqué sur un tamis 12 par sa face inférieure. Lorsque le moteur 11 entraîne l'arbre 9 il entraîne également les trois volets 18a, 18b et 18c. Chaque volet assure alors un raclage du tamis sur lequel il est positionné. Chaque tamis 12 délimite, avec le tamis précédent ou avec le couvercle de la cuve, une chambre de réception 19a, 19b, 19c pour les effluents. Chaque volet 18 a une hauteur sensiblement égale à la hauteur de la chambre de réception. De plus, la face supérieure 20 de chaque volet est avantageusement plane et inclinée vers l'axe 9. On évite ainsi l'accumulation de déchets sur les volets. Le fonctionnement de ce filtre est le suivant. Les effluents sont introduits dans le filtre sous pression par l'ouverture d'amenée 5. Ils auront avantageusement été préchauffés afin de leur assurer une fluidité suffisante facilitant le filtrage. La pressurisation sera obtenue à l'aide d'une pompe. Pour des effluents gras on pourra préchauffer à 60 C et introduire les effluents à une pression de l'ordre de 0,1 à 0,2 MPa. La cuve du filtre est chauffée à une température comprise entre 800C et 90 C. Le filtrage se réalise progressivement par le passage sous pression des effluents au travers des trois tamis 12a, 12b et 12c dont les dimensions de maille sont de plus en plus fines du tamis 12a au tamis 12c. Les effluents filtrés 21 se retrouvent au fond de la cuve 2 et sont évacués par l'ouverture 7 vers une unité de récupération du filtrat (non représentée). La vanne 8 sera maintenue ouverte en permanence lors de l'introduction des effluents de façon à assurer un filtrage en continu sans surpressions excessives. Après une période de filtrage de l'ordre de 5 minutes, on arrête le filtrage pour assurer un nettoyage du filtre. Pour cela on ferme la vanne 6 de l'ouverture d'amenée 5 ainsi que la vanne d'évacuation 8. Puis on alimente le moteur 11 pour faire tourner l'axe 9 qui entraîne les volets racleurs 18 (voir figure 3). Lors de sa rotation, chaque volet 18 racle le tamis 12 sur lequel il est appliqué et pousse ainsi vers l'ouverture 13 les résidus 22 qui étaient retenus par le tamis 12. Les résidus tombent au travers des différentes ouvertures 13 dans le bol 14 et ils sont évacués par la canalisation 15 et la vanne 16 vers une unité de retraitement par exemple un incinérateur. On voit ainsi que le filtre selon l'invention permet d'assurer un nettoyage simultané de plusieurs tamis de dimensions de mailles différentes. Ce filtre peut aisément être adapté à des caractéristiques de filtrage différentes en changeant un ou plusieurs tamis. Différentes variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il est ainsi possible de donner aux ouvertures 13 des tamis des tailles et formes différentes, les volets auront dans tous les cas la forme appropriée permettant d'obturer les ouvertures des tamis. Il est bien entendu possible de définir des filtres comportant un seul tamis ou bien un nombre de tamis quelconque. La figure 4 montre une installation de filtrage 23 mettant en oeuvre deux filtres auto-nettoyants la et 1b selon l'invention. Les deux filtres sont alimentés en effluents préchauffés qui sont mis sous pression par une pompe 24. L'alimentation en effluents se fait au moyen d'une première vanne 25 à trois voies qui permet d'alimenter au choix l'un ou l'autre des deux filtres la, lb. Ainsi un des deux filtres se trouve toujours hors circuit d'alimentation quand l'autre se trouve alimenté. La figure 4 montre également les deux ouvertures d'évacuation 7 qui sont reliées l'une et l'autre par une deuxième vanne trois voies 26 à une unité de traitement des effluents T (par exemple un séparateur de phases). La figure 4 schématise également par S le moyen de chauffage auquel sont reliées en série les canalisations de chauffage 4 des deux filtres. Selon une autre caractéristique de l'invention, on dotera l'équipement de filtrage d'un dispositif 27 permettant l'injection d'eau et/ou de vapeur sous pression. Ce dispositif est raccordé par des canalisations 28 à des ouvertures portées par le couvercle de chaque filtre. Une troisième vanne trois voies 29 est interposée entre le dispositif d'injection d'eau et/ou de vapeur et les ouvertures. Ainsi on pourra raccorder le dispositif 27 au choix à l'un ou à l'autre filtre. On raccordera ce dispositif d'injection 27 au filtre qui est hors circuit d'alimentation en effluents. On pourra ainsi compléter l'opération de raclage des tamis 12 par les volets 18 par une opération de nettoyage à haute pression des tamis 12. Bien entendu les différentes vannes 25,26 et 29 seront toutes pilotées à distance par une unité électronique de commande 30. Celle ci regroupera également les commandes des autres éléments de l'installation : pompe 24, moteurs de nettoyage des tamis 11. Elle pilotera aussi les différents paramètres de l'installation de filtrage : régulation de la température des filtres, vitesse des volets, périodicité des cycles filtrage/nettoyage... Il est bien entendu possible de prévoir plus de deux filtres auto nettoyants par installation de filtrage. REVENDICATIONS 1-Filtre autonettoyant (1) notamment pour le filtrage des effluents gras, filtre comprenant au moins un tamis filtrant (12a, 12b, 12c) disposé dans une cuve (2) entre une ouverture (5) d'amenée des effluents et une ouverture d'évacuation (7) des effluents filtrés, filtre caractérisé en ce que le tamis (12a, 12b, 12c) comporte au moins une ouverture (13a, 13b, 13c) qui est obturée dans une première position dite de filtrage par un volet mobile (18a, 18b, 18c), le volet pouvant se déplacer par l'action de moyens moteurs (11) pour dégager l'ouverture (13a, 13b, 13c). 2-Filtre autonettoyant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volet mobile (18a, 18b, 18c) est appliqué sur le tamis (12a, 12b, 12c) de façon à assurer un raclage de celui ci lors du déplacement du volet ainsi que la poussée vers l'ouverture (13a, 13b, 13c) des résidus retenus par le tamis. 3-Filtre autonettoyant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou les tamis (12a, 12b, 12c) sont circulaires la cuve (2) étant cylindrique, le ou les volets (18a, 18b, 18c) ayant en section la forme de secteurs solidaires d'un arbre (9) disposé au niveau de l'axe de la cuve (2), l'ouverture du ou des tamis (12a, 12b, 12c) ayant également la forme d'un secteur. 4-Filtre autonettoyant selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque tamis (12a, 12b, 12c) délimite, avec le tamis précédent ou avec un couvercle de la cuve, une chambre (19a, 19b, 19c) de réception des effluents, le volet du tamis considéré ayant une hauteur sensiblement égale à la hauteur de la chambre de réception. 5-Filtre autonettoyant selon une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte une canalisation (15) de récupération des déchets qui est disposé en dessous de la ou des ouvertures (13a, 13b, 13c) des tamis. 6 Filtre autonettoyant selon une des revendications 1 à 1 5, caractérisé en ce que la cuve (2) comporte un moyen de chauffage. 7-Filtre autonettoyant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de chauffage comprend des canalisations (4) d'un fluide caloporteur disposées dans une paroi (2b) de la cuve. 8-Filtre autonettoyant selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de chauffage assure une température dans le filtre comprise entre 80 et 95 C. 9-Filtre autonettoyant selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux tamis (12a, 12b, 12c) ayant des dimensions de mailles différentes et décroissantes de l'amont du filtre vers l'aval. 10-Installation de filtrage d'effluents caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un filtre autonettoyant (la, lb) selon une des revendications 1 à 9. 11-Installation de filtrage d'effluents selon la revendication 10, caractérisée en ce que le filtre (la, lb) est alimenté en effluents préchauffés qui sont mis sous pression par une pompe (24). 12-Installation de filtrage d'effluents selon une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux filtres autonettoyants (la, lb), filtres alimentés en effluents par une vanne (25) à trois voies qui permet de mettre un filtre hors circuit d'alimentation quand l'autre se trouve alimenté. 13-Installation de filtrage selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif (27) d'injection d'eau et ou de vapeur sous pression raccordé à la cuve (2), dispositif d'injection qui est mis en oeuvre lors du nettoyage du filtre.