Brevet FR2831076A1 — publié le 20030425

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de filtrage de liquides souillés notamment d'émulsions de lubrifiants et d'agents de refroidissement de machines outils ou d'huiles, avec au moins un élément de filtre composé d'au moins un tube en matière frittée ayant une certaine perméabilité, le liquide souillé alimentant le tube sous pression pour que le liquide filtré sorte à la périphérie du tube, ainsi qu'avec un réservoir propre qui reçoit le liquide filtré. Etat de la technique Le document DE-197 24 172-A1 décrit un procédé pour nettoyer de l'huile. Selon ce procédé, le nettoyage de l'huile se fait par filtration à flux transversal. La filtration à flux transversal est un procédé de filtrage selon lequel on limite la formation d'un gâteau de filtre par un flux de suspension transversalement à l'axe du filtre ou on interdit pratiquement complètement celui-ci dans certaines conditions. Pour une application industrielle de la filtration à flux transversal, de multiples installations de filtrage ont été développées dont le domaine d'application principal est celui de la filtration de clarification ou filtration finale de suspension difficile à filtrer. Or, précisément dans le cas de telles suspensions, le filtrage habituel n'est pas possible. Tous les procédés de filtration avec un gâteau de filtres ont l'inconvénient que le gâteau de filtres, croissant en fonction du temps de filtrage, augmente la résistance hydraulique et ainsi la capacité de filtrage diminue de manière correspondante. La filtration sur gâteau de filtre est pour cette raison un procédé discontinu dans son principe : l'opération de filtrage doit être interrompue à des intervalles déterminés et il faut enlever le gâteau de filtre du support de filtre. Dans le cas de suspensions difficiles à filtrer, on aura des conditions particulièrement défavorables car d'une part la résistance de passage peut devenir très grande même pour de faibles épaisseurs de gâteaux et d'autre part l'enlèvement mécanique de gâteaux très minces présente des difficultés considérables. La solution pour éviter une résistance hydraulique élevée consiste à compenser par des pressions de filtrage élevées mais cette possibilité n'est en général pas possible à cause de la compressibilité des gâteaux de filtres. Il est connu d'ajouter des agents de floculation ou de filtrage qui donnent des gâteaux de filtres moins denses maintenant pratiquement constante la résistance hydraulique. Or, cela n'est pas toujours possible ou autorisé. Pour certaines applications comme le filtrage de clarification ou filtrage grossier de suspensions finement dispersées, il semble ainsi évident soit d'éliminer totalement par des mesures appropriées, les filtras du support de filtre, soit d'éviter au moins le développement d'un gâteau de filtre épais. Comme le débit de filtrat est proportionnel à l'épaisseur du gâteau, il faudrait qu'avec des gâteaux de filtres très minces, on puisse augmenter de manière significative la capacité de filtrage. Partant de telles considérations, différents procédés ont été développés au cours de ces dernières années pour éviter le développement d'un gâteau de filtre et indépendamment du fait d'éviter des dépôts, pour concentrer les liquides ou les suspensions. Or de telles concentrations nécessitent des traitements du liquide. Selon l'état de la technique développé ci-dessus, le filtre à flux transversal est rincé par un agent de rinçage. Comme agent de rin- çage on utilise des agents de nettoyage d'hydrocarbures ou des agents de nettoyage à froid. Un inconvénient d'un tel rinçage est d'avoir à interrompre le procédé de filtrage et de mettre en oeuvre un procédé de rinçage compliqué. Il est en outre connu selon le document DE-197 27 618-A1, un procédé pour séparer les impuretés des fluides de lubrification et de refroidissement. Dans ce procédé, on chauffe tout d'abord l'agent de lubrification/refroidissement pour diminuer la viscosité ; ensuite on centrifuge dans une centrifugeuse. L'agent de lubrification et de refroidissement, nettoyé arrive dans une installation de refroidissement dans laquelle il est de nouveau mis à la température normale ou à la viscosité requise. Ce procédé utilise la technique de la centrifugeuse et aboutit à de très bons résultats. Mais il n'est pas souhaitable dans toutes les applications de chauffer le liquide. La présente invention a ainsi pour but de développer un moyen de filtrage optimal de liquide souillé applicable à un grand nombre de cas. A cet effet l'invention concerne une installation de filtrage du type défini ci-dessus caractérisée par une autre installation de filtre par exemple une installation de filtre à bande, pour recevoir au moins une partie du liquide souillé, concentré. Avantages de l'invention L'invention permet de nettoyer un liquide encrassé à forte concentration dans une autre étape c'est-à-dire que la boue résiduelle est éliminée de l'installation de filtrage à bande. Le liquide nettoyé dans cette installation revient dans le procédé de filtrage. Selon un développement de l'invention, un réservoir collecteur de saleté est prévu en amont de l'installation pour filtrer des liquides souillés. Ce réservoir collecteur de saleté stocke ou prépare pour le procédé de filtrage le liquide nettoyé par l'installation de filtre à bande ainsi que le liquide souillé préparé pour le filtrage. Un autre développement avantageux de l'invention prévoit d'utiliser un accumulateur de liquide sous pression et de relier son côté de pression au côté de liquide filtré de l'élément de filtre. Le nettoyage de l'élément de filtre se fait par le côté du filtre nettoyé en ce que l'accumulateur de liquide sous pression génère de brefs chocs de pression qui permettent un rinçage bref. Ces chocs de pression ont une durée de quelques millisecondes et n'interrompent pas de ce fait le procédé de filtrage. De préférence il y a au moins une pompe de pression pour générer la pression de liquide dans l'installation. Selon des développements on peut prévoir deux éléments de filtre branchés en série ainsi que plusieurs éléments de filtre branchés en parallèle. Cela permet de répartir le rinçage par les chocs de pression de façon que malgré le rinçage on garantisse un filtrage continu. On peut en outre avoir un élément de filtre formé de plusieurs tubes métalliques. Ces tubes métalliques sont fabriqués en une matière frittée et ont de ce fait une certaine porosité. Les tubes métalliques sont installés dans un tube commun qui les entoure. Ces tubes métalliques sont traversés par le liquide sale, non filtré. Le liquide filtré sort par la périphérie des tubes et quitte le boîtier de filtre par une conduite de liquide filtré, commune. L'invention concerne en outre un procédé de filtrage de liquides souillés qui peut être mis en oeuvre de manière avantageuse avec une installation telle que le liquide souillé, concentré par filtrage arrive dans une autre installation de filtre qui est une installation à filtre en forme de bande. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un élément de filtre ; - la figure 2 montre une structure schématique d'une installation pour filtrer des liquides souillés. Description des exemples de réalisation Selon la figure 1, l'élément de filtre se compose d'un boîtier 10 avec une bride supérieure et une bride inférieure 11, 12. Le boîtier loge par exemple trois tubes 13,14, 15. Chaque tube est en matière frittée par exemple en acier fritté ayant une certaine porosité. Les tubes sont installés de manière étanche dans des brides 11, 12. La bride 11 comporte une autre bride de branchement 16 et la bride 12 une autre bride de branchement 17. La bride de branchement 16 est traversée par le liquide non filtré qui passe par les tubes filtres 13-15 et quitte l'élément de filtre par la bride de branchement 17. Du fait de la pression auquel il est soumis, le liquide sort par les parois des tubes 13,15. Il s'agit alors de liquide nettoyé car les particules de saleté sont retenues par les parois du tube. Ce liquide nettoyé est évacué par l'ajutage 18. Habituellement les liquides à nettoyer traversent plusieurs fois un tel élément de filtre. Cela signifie que les impuretés se concentrent et nécessitent un traitement au cours d'une autre étape de procédé. La figure 2 montre schématiquement une installation complète pour traiter des émulsions de lubrifiant et d'agent de refroidissement de machines outils ou encore d'huile qui se réunissent lorsqu'elles sont utilisées pour refroidir et pour lubrifier des machines outils. Dans cette installation on a un collecteur propre 19 rempli de liquide nettoyé et à partir duquel le liquide alimente la machine outil non représentée. Il est en outre prévu un réservoir souillé 20 recevant le liquide souillé c'est-àdire le liquide chargé de copeaux, de poudre d'abrasion ou de corindon. Un système de filtre 22 est réglé à la sortie du réservoir souillé par une conduite 21. Le système de filtre se compose de quatre éléments de filtre 23,24, 25,26. Chacun de ces éléments de filtre est réalisé comme décrit à la figure 1 ; il comporte une alimentation 27,28, 29, 30, une sortie 31,32, 33, 34 ainsi qu'une sortie de liquide filtré 35,36, 37,38. Les conduites de sortie de liquide filtré sont reliées et débouchent par la conduite commune 39 dans le réservoir propre 19. La sortie de liquide 32 et la sortie de liquide 34 sont également reliées par la conduite 40. Cette conduite 40 renvoie le liquide dans le circuit par la conduite 21 ; de plus cette conduite comporte une dérivation 41. Cette dérivation comporte une vanne 42. Le liquide qui passe par cette dérivation 41 arrive dans une installation de filtre à bande 43, représentée seulement de manière schématique. Une telle installation de filtre à bande se compose habituellement d'une zone de liquide chargée 44. Sous la zone de liquide chargé il y a un filtre à bande 45 sur un fond de filtre séparateur. Le filtre à bande traverse l'installation de filtre à bande ; il est dévidé d'un rouleau d'alimentation 46 pour arriver sur un rouleau de réception 47. La saleté du liquide se dépose sur la bande de filtre 45 et arrive ainsi sur le tambour de réception 47. A des intervalles réguliers, il faut changer le filtre usé et l'évacuer. Le liquide nettoyé descend par la conduite 48 et arrive de nouveau dans le réservoir souillé 20. Pour rincer les éléments de filtre 23-26 on a des vannes de rinçage 49, 50,51, 52. En outre l'installation comporte un accumulateur de pression 53 qui fournit du liquide filtré à pression élevée pour le rinçage. Le liquide de rinçage à pression élevée est appliqué aux vannes de rinçage 49-52. Du fait de la commande non représentée ici, les vannes de rinçage sont ouvertes brièvement en alternance de sorte que la sortie de liquide nettoyé 35,36, 37,38 respective, renvoie une impulsion de rinçage à l'élément de filtre correspondant ; il en résulte que l'élément de filtre est rincé en retour pendant une fraction de seconde. Suivant l'amplitude de la pression de rinçage, on aura un passage plus ou moins intense à travers l'élément de filtre avec du liquide de nettoyage de sorte que les pores éventuellement bouchés de l'élément de filtre sont de nouveau dégagés. En fonctionnement normal de l'installation de filtre, le liquide souillé passe du réservoir 20 par une pompe de pression 54 dans les éléments de filtre 23,25 du système de filtre 22. Ensuite le liquide passe dans les éléments de filtre 24,26 et les quitte par une conduite commune 40. Une partie du flux de liquide non filtré passe par la dérivation 41 dans l'installation de filtre à bande. Le flux principal revient dans le système de filtre renvoyé par la pompe de pression 55. Le liquide filtré accumulé par la conduite arrive dans le réservoir propre 19. L'accumulateur de pression 53 est alimenté à partir du réservoir propre par la conduite 56. La montée en pression se fait avec la pompe de pression 57. Suivant la prise de liquide par la dérivation 41 et la conduite 39, le système de filtre 29 recevra du liquide souillé du réservoir souillé 20. L'ensemble du système est en mesure de fournir sans interruption, le liquide nettoyé comme liquide de travail pour des machines outils ou d'autres applications de ce type. Du fait de l'utilisation d'une installation de filtre à bande pour le filtrat concentré, on arrive à une puissance de filtrage plus importante pour un débit de liquide plus faible dans le système. REVENDICATIONS 1 ) Installation de filtrage de liquides souillés notamment d'émulsions de lubrifiants et d'agents de refroidissement de machines outils ou d'huiles, comportant au moins un premier sous-ensemble de filtre composé d'au moins un tube en matière frittée (13,14, 15) ayant une certaine perméabilité, le liquide souillé alimentant le tube sous pression pour que le liquide filtré sorte à la périphérie du tube, ainsi qu'avec un réservoir propre (19) qui reçoit le liquide filtré, caractérisée par un autre sous-ensemble de filtre par exemple une installation de filtre à bande, pour recevoir au moins une partie du liquide souillé, concentré. 2 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'autre sous-ensemble de filtre est reliée à un réservoir (20) collecteur de liquide qui contient le liquide souillé, et le liquide nettoyé par cette autre installation de filtre alimente le réservoir collecteur propre (19). 3 ) Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par un accumulateur de liquide sous pression (3) relié au côté du liquide filtré de l'élément de filtre et qui pour nettoyer l'élément de filtre sollicite le côté du liquide nettoyé avec de courtes poussées de pression. 4 ) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par deux éléments de filtre branchés en série (23,24 ; 25,26). 5 ) Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les éléments de filtre branchés (23,24 ; 25,26) en série sont deux autres éléments de filtre branchés en parallèles et ces éléments de filtre branchés en parallèle reçoivent en alternance des chocs de pression. 6 ) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par au moins une pompe de pression (54,55, 57) pour générer la pression de liquide dans l'installation. 7 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque élément de filtre (23,24 ; 25,26) comporte plusieurs tubes et ces tubes sont montés dans un réservoir commun, résistant à la pression et le réservoir résistant à la pression comporte une entrée pour le liquide souillé (27,28, 29,30), une sortie pour le liquide souillé (31,32, 33,34) concentré et une autre sortie pour le liquide filtré (35,36, 37,38). 8 ) Procédé de filtrage de liquides souillés notamment d'émulsions de lubrification de refroidissement de machines outils ou d'huiles, le liquide souillé arrivant sous pression dans un élément de filtre composé d'un tube en matière frittée et ayant une certaine perméabilité, le liquide sortant du tube arrivant dans un réservoir propre (19), caractérisé en ce que le liquide souillé, concentré par filtrage arrive dans une autre installation de filtre qui est une installation à filtre en forme de bande (45).