Brevet FR2868968A1 — publié le 20051021

Objet de l'invention Cette invention concerne un système de filtrage des fluides (eau, huile,.. .) comportant un ensemble de disques filtrants doté d'un mouvement giratoire, logés à l'intérieur d'un hydro cyclone de nouvelle conception à haut rendement, cet hydro cyclone disposant d'une entrée tangentielle du fluide à récupérer. A l'intérieur de cet hydro cyclone est monté coaxialement un axe creux, giratoire, muni d'entrées radiales pour le fluide filtré et connecté à l'une de ses extrémités à un conduit de sortie du fluide filtré et récupéré, les disques filtrants étant montés sur cet axe creux et disposés sur des plans perpendiculaires à celui-ci. Il a également été prévu qu'au moins une partie de ces disques filtrants doit présenter des diamètres différents, adaptés à la configuration particulière de l'hydro cyclone. Historique de l'invention II existe actuellement sur le marché différents systèmes de filtrage des fluides et en particulier des eaux résiduelles. Les systèmes de filtrage actuellement sur le marché et maintenant le plus grand rapport avec le système objet de cette invention sont ceux appelés systèmes de filtrage centrifuge tangentiel. Un de ces systèmes de filtrage centrifuge tangentiel, commercialisé sur le marché sous la marque italienne FILTRA est applicable au filtrage des eaux d'irrigation et à la séparation du sable et des autres corps solides en dissolution. Dans ce système, le positionnement des disques, en tissu polymère, est horizontal et se compose de plusieurs modules (normalement deux ou trois) destinés à gérer les différentes granulométries. Un des autres systèmes de filtrage centrifuge tangentiel, présenté sur le marché sous la marque allemande MAHLE , est destiné au filtrage des fluides industriels et à la séparation des copeaux d'usinage. Son positionnement est vertical, bien que dans ce cas le filtrage ne se fasse pas au moyen de disques mais au moyen de tambours. Ce système utilise un effet hydro cyclone provoqué par des aubes hélicoïdales, d'une conception au point de vue fabrication substantiellement différente de celle de l'invention présentée ici. Les systèmes précédents souffrent d'importantes limitations en ce qui concerne les types de fluides susceptibles de récupération, le degré de récupération de ces mêmes fluides et le rendement du système. Description de l'invention Le système objet de cette invention présente certaines particularités de fabrication destinées à l'élimination des limitations des systèmes précédemment mentionnés, grâce à la combinaison de caractéristiques telles que la conception verticale du système alliée à l'hydro cyclone en tant que récipient contenant, au filtrage du fluide en continu grâce à l'utilisation de disques filtrants autonettoyants, obtenus par conformation d'un grillage ou de toute autre base adéquate, dont la superficie présente une rugosité spéciale innovatrice d'une plus grande efficacité filtrante, disques dotés d'un mouvement giratoire contrôlé et programmé. L'utilisation d'une nouvelle conception, intégrant un système de disques en configuration verticale avec une nouvelle conception d'hydro cyclone de capacité élevée, combiné aux éléments antérieurs, constitue une seule unité polyvalente, adéquate pour toute la gamme des fluides, qui élève exponentiellement le rendement du système; de plus, l'utilisation de procédures de cavitation contrôlée permettent d'améliorer le rendement du système ainsi que le spectre des fluides susceptibles de récupération et d'éviter tout colmatage non désiré des disques filtrants. Ce système est applicable à la récupération des fluides utiles, aussi bien urbains qu'industriels et agricoles, en particulier des eaux de cette provenance. Ce système est le résultat de la combinaison d'un ensemble de disques filtrants, disposés horizontalement, superposés verticalement et dotés d'un mouvement giratoire, avec un système d'hydro cyclone et un mécanisme de cavitation contrôlée, ce qui permet que par injection tangentielle, pressurisée et contrôlée, après avoir été soumis de manière interne à un processus de filtrage et cavitation programmé, il soit finalement dépuré par rétention de particules allant jusqu'à 0,5 microns de diamètre. Ce processus prend fin avec l'évacuation en continu du fluide, une fois dépuré, avec expulsion automatique et continue des corps solides extraits. Ce système comporte un hydro cyclone à configuration sensiblement tronconique inversée, disposé verticalement, fermé à son extrémité supérieure, qui se termine à la partie inférieure par un réservoir destiné à recueillir et extraire les résidus à travers la bouche inférieure correspondante. Cet hydro cyclone présente latéralement à la partie supérieure de plus grand diamètre une entrée tangentielle par laquelle rentre à l'intérieur le fluide à récupérer provenant d'un réservoir de base et impulsé par un dispositif de pompage, avec l'introduction de ce fluide à l'intérieur de l'hydro cyclone à une pression comprise entre 0 et 100 bar. Cet hydro cyclone dispose co-axialement à la partie supérieure d'une sortie pour le fluide récupéré. A l'intérieur de cet hydro cyclone est monté coaxialement avec possibilité de rotation un axe creux portant des disques filtrants, connecté à la sortie supérieure de l'hydro cyclone. L'ensemble de l'axe et des disques filtrants forme un arbre qui reçoit un mouvement de rotation d'un élément moteur situé hors de l'hydro cyclone et plus précisément à sa partie supérieure. Sur cet axe est montée une turbine, qui tourne dans un plan horizontal, perpendiculaire à cet axe creux, coïncidant avec la bouche d'entrée du fluide à récupérer, afin de mettre à profit l'énergie cinétique du fluide à filtrer et de réduire la consommation spécifique de la partie cinématique du système. Cette combinaison de l'hydro cyclone à effet tangentiel et du système vertical centrifuge à disques tronconiques spéciaux améliore notablement le rendement du système de filtrage. Les disques filtrants sont montés sur l'axe creux sur des plans horizontaux et superposés verticalement, cet axe creux présentant des orifices ou fenêtres par lesquelles entre le fluide filtré à l'intérieur pour son évacuation en continu par la sortie supérieure. Les disques filtrants peuvent être réalisés en grillage filtrant ou tout autre matériel adéquat d'une morphologie discoïdale. L'une des particularités spéciales de ces disques est qu'ils présentent une surface filtrante rugueuse, destinée à améliorer le rendement du système, ainsi que des dépressions qui, grâce à la rugosité de cette surface, permettent d'éliminer la couche limite hydrodynamique, opposée au processus de centrifugation, cette solution n'ayant pas été disponible jusqu'à la présentation de ce système, raison pour laquelle les réalisations précédentes étaient très limitées au point de vue vitesse de rotation. L'élimination de la couche limite hydrodynamique a pour effet un vide superficiel (pression négative), vectoriellement opposé au vecteur de filtrage, ce qui améliore le rendement du système. Conformément à cette invention, le conduit supérieur de sortie dispose d'une bouche latérale pour l'introduction dans le système d'air sous pression, afin d'obtenir un effet de cavitation contrôlée qui améliore à son tour le rendement du système, évitant ainsi tout colmatage non désiré des disques filtrants. L'architecture hydrodynamique spécifique de ce système de filtrage permet d'obtenir simultanément un hydro cyclone amélioré, qui optimise le transfert des corps en suspension vers les parois du récipient de forme cylindrique tronconique par différence de densité. Cet effet améliore le processus de filtrage et par conséquent son rendement, parce que les particules à filtrer sont stratifiées verticalement dans un ordre décroissant par rapport à leur densité et également par rapport à l'axe central du système occupé par l'arbre centrifuge des disques filtrants. Ces particules s'accumulent dans le réservoir inférieur, à partir duquel elles sont évacuées à travers une bouche inférieure pour leur traitement ultérieur. Le liquide filtré résultant est évacué par la cavité interne de l'axe de centrifugation du système jusqu'à sa sortie finale, moment auquel le processus de récupération en continu prend fin. Description des figures Pour compléter la description réalisée et afin de faciliter la compréhension des caractéristiques de l'invention, on trouvera joint au présent mémoire descriptif un jeu de croquis sur lesquels, de manière indicative mais non limitative, on a représenté ce qui suit: - La figure 1 montre une vue schématique du système combiné de filtrage et récupération du fluide. - La figure 2 montre une vue en élévation de l'ensemble giratoire formé par l'axe creux, les disques filtrants et la turbine. Réalisation préférable de l'invention Comme on peut l'observer sur les figures dont référence ci-dessus, ce système comporte un hydro cyclone (1) tronconique, disposé verticalement, fermé à son extrémité supérieure, qui se termine à la partie inférieure par un réservoir (2) destiné à recueillir et extraire les résidus à travers une bouche inférieure (21). Cet hydro cyclone (1) présente une entrée tangentielle (11) par laquelle entre à l'intérieur le fluide à récupérer depuis le réservoir (3), liquide impulsé par le dispositif de pompage (31), et une sortie supérieure (12) pour l'évacuation du fluide récupéré. A l'intérieur de l'hydro cyclone (1) est monté coaxialement avec possibilité de rotation un axe creux (4) connecté à la sortie supérieure (12), qui dispose des orifices ou fenêtres latérales (41) pour l'entrée à l'intérieur du fluide déjà filtré. Sur cet axe creux sont montés une turbine (5) faisant face à l'entrée tangentielle (11) et une série de disques filtrants (6), cet ensemble d'éléments tournant de manière contrôlée grâce à l'action du moteur (7) et provoquant un hydro cyclone qui améliore notablement le rendement du système de filtrage. Les disques filtrants (6) présentent une surface filtrante rugueuse et des dépressions permettant d'éliminer la couche limite hydrodynamique, qui s'oppose au processus de centrifugation et provoque un effet de vide superficiel vectoriellement opposé au vecteur de filtrage. Cet hydro cyclone permet le transfert des corps et des particules en suspension vers les parois de l'hydro cyclone (1), corps et particules qui s'accumulent finalement dans le réservoir inférieur (2), d'où ils sont extraits à travers la bouche inférieure (21). Le liquide filtré entre à l'intérieur de l'axe creux (4) à travers les orifices latéraux (41), puis est évacué de manière continue par la sortie supérieure (11). La sortie supérieure (12) dispose d'une bouche latérale (13) pour l'introduction dans le système d'air sous pression, ce qui permet d'obtenir un effet de cavitation contrôlée qui améliore le rendement du système et évite tout colmatage non désiré des disques filtrants. Ayant suffisamment décrit la nature de cette invention et donné un exemple de réalisation préférable, il est fait remarquer aux effets opportuns que les matériaux, la forme, les dimension et la disposition des éléments décrits peuvent être modifiés, à condition que cela ne signifie pas une altération des caractéristiques essentielles de l'invention revendiquées ci-après. REVENDICATIONS 1. Système combiné de filtrage et récupération de fluides, caractérisé comme suit: - un hydro cyclone (1) à configuration tronconique inversée, fermé à son extrémité supérieure et se terminant à l'extrémité inférieure par un réservoir (2) destiné au recueil et à l'extraction des résidus à travers une bouche inférieure (21), cet hydro cyclone (1) disposant d'une entrée tangentielle (11) située à la partie supérieure, d'un diamètre supérieur, avec une sortie supérieure (12) pour l'évacuation du fluide récupéré. - un axe creux (4) monté co-axialement avec possibilité de rotation à l'intérieur de l'hydro cyclone (1), cet axe creux (4) étant muni d'orifices ou fenêtres latéraux (41) pour l'entrée à l'intérieur du fluide filtré et connecté à la sortie supérieure (12) du fluide filtré, - un dispositif de pompage (31) chargé d'impulser le fluide à récupérer depuis un réservoir (3) vers l'intérieur de l'hydro cyclone (1) à travers l'entrée tangentielle (11), - une turbine (5) montée sur l'axe creux (4) sur un plan horizontal coïncidant avec l'entrée tangentielle (11) du fluide à filtrer et récupérer, - une série de disques filtrants (6) montés sur l'axe creux (4), présentant une surface filtrante rugueuse qui définit des dépressions destinées à éliminer la couche limite hydrodynamique et à obtenir un effet de vide superficiel, vectoriellement opposé au vecteur de filtrage et - un élément moteur (7) placé à l'extérieur de l'hydro cyclone (1), qui imprime un mouvement de rotation contrôlé à l'ensemble constitué par l'axe creux (4), la turbine (5) et les disques filtrants (6), provoquant ainsi un hydro cyclone. 2. Système conformément à la revendication précédente, caractérisé par le fait que la sortie supérieure (12) dispose d'une bouche latérale (13) d'entrée d'air sous pression, qui provoque un effet de cavitation contrôlée et le nettoyage par contre lavage des disques filtrants (6).