Brevet FR2929132A1 — publié le 20091002

Dispositif de filtration de fluides Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un dispositif de filtration de fluides, comprenant : une cuve ayant une paroi tubulaire avec une extrémité supérieure et une extrémité inférieure, io une cartouche filtrante amovible logée dans la cuve et traversée par le fluide à filtrer sous pression, un couvercle de fermeture étanche de la cuve, et une pluralité de chapes d'accrochage solidaires et en saillie à l'extérieur de la paroi tubulaire, coopérant avec des attaches 15 complémentaires reliées au couvercle par des tirants de mise en compression du couvercle contre l'extrémité supérieure de la paroi tubulaire. État de la technique 20 Un dispositif de filtration du genre mentionné, généralement pour le filtrage de liquides sous pression et souvent corrosifs, met en oeuvre une cuve en matière métallique. Mais le matériau métallique montre une résistance à la corrosion des fluides filtrés généralement médiocre et reste sujet à une 25 détérioration progressive. II en résulte que les dispositifs de filtration connus présentent un coût de maintenance élevé, fonction de la périodicité d'entretien voire de remplacement, malgré une fabrication peu économique due à l'utilisation de métal. Outre l'aspect économique, il est clair que les désagréments sont: nombreux car les procédures de maintenance impliquent 30 des arrêts d'exploitation de l'installation dans laquelle le dispositif de filtration est intégré. De plus, les chapes d'accrochage, elles aussi en matière métallique, sont rapportées sur la face externe de la paroi tubulaire, soit directement par soudage, soit en rapportant autour de la paroi tubulaire une ceinture portant en saillie radialement vers l'extérieur les chapes d'accrochage. Quelle que soit la technique utilisée, l'opération consistant à rendre solidaires les chapes et la paroi tubulaire est complexe et onéreuse. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif de filtration de fluides, simple, économique et résistant à la corrosion. Le dispositif selon l'invention est remarquable en ce que la cuve est une 15 pièce monobloc en matière plastique moulée, lesdites chapes venant de moulage avec la cuve pour faire partie intégrante de la paroi tubulaire. L'utilisation de la matière plastique en remplacement des matières métalliques utilisées actuellement permet d'améliorer la résistance à la 20 corrosion de la cuve. Il en résulte un abaissement des coûts de maintenance et une diminution de la périodicité d'entretien. L'obtention par moulage d'une matière plastique permet de simplifier la fabrication de la cuve, notamment en permettant que les chapes fassent partie intégrante de la paroi tubulaire directement au moment du moulage de cette dernière. Aucune étape 25 ultérieure de soudage, ni dispositif annexe de maintien en place de la ceinture, ne sont nécessaires. Selon un mode de réalisation préférentiel, chaque chape d'accrochage comporte une douille pour la réception d'une goupille formant une attache. 30 Une telle chape d'accrochage est particulièrement simple de fabrication et de mise en oeuvre.10 D'autres caractéristiques techniques peuvent être utilisées isolément ou en combinaison : la matière plastique est constituée par du polypropylène, éventuellement chargée par un renfort, par exemple de type fibres de verre, la douille est orientée dans une direction tangentielle à la face externe de la paroi tubulaire, perpendiculaire à l'axe de la paroi tubulaire, la douille est reliée à la face externe de la paroi tubulaire par des nervures inférieures dirigées vers l'extrémité inférieure de la paroi tubulaire et/ou par des nervures supérieures dirigées vers l'extrémité supérieure de la paroi tubulaire, chaque tirant de mise en compression est constitué par une tige de traction ayant une extrémité solidaire d'une attache respective, et par une poignée de serrage rapportée sur le couvercle du côté opposé à la cuve en étant vissée sur l'extrémité de la tige de traction opposée à l'extrémité solidaire de ladite attache. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un exemple de dispositif de filtration selon 25 l'invention, selon une vue de face, la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1, - les figures 3 et 4 représentent la cuve utilisée dans le dispositif des figures 1 et 2, respectivement de face et de dessus, les figures 5 et 6 représentent la cuve des figures 3 et 4 respectivement 30 de face en coupe longitudinale et de dessus en coupe transversale au niveau des chapes, - la figure 7 représentent en perspective une chape, l'attache et le tirant associés, dans une configuration éclatée, - les figures 8 à 10 représentent les phases successives pendant la fermeture du couvercle, avant d'aboutir à la configuration du dispositif de 5 la figure 1. Description d'un mode préférentiel de l'invention L'exemple de dispositif de filtration des figures 1 à 10 comporte 1 o principalement une cuve 10 reposant par gravité sur une embase 11, un couvercle 12 et une cartouche filtrante non représentée de type quelconque. Le dispositif est destiné à la filtration de fluides sous pression, par exemple de liquides, souvent corrosifs. 15 La cuve 10 se compose essentiellement d'une paroi tubulaire 13, par exemple de section cylindrique, et comportant à ce titre une extrémité supérieure 14 libre et une extrémité inférieure 15 en appui sur l'embase 11. L'extrémité inférieure 15 est fermée par un fond 16 équipé d'un orifice d'alimentation 17 du fluide à filtrer et d'un orifice d'évacuation 18 du fluide 20 filtré. L'embase 11 est destinée à renfermer les canaux d'alimentation et d'évacuation (non représentés) respectivement raccordés aux orifices 17 et 18. La cartouche filtrante vient se loger de manière amovible dans la cuve 10, plus précisément dans l'espace délimité par la paroi tubulaire 13 et le fond 16. La conception et la mise en place de la cartouche filtrante sont telles 25 que celle-ci doit, en service, être traversée par le fluide à filtrer provenant de l'orifice d'alimentation 17. Après la traversée de la cartouche filtrante, le fluide filtré est dirigé vers l'orifice d'évacuation 18, par exemple au moyen de l'âme centrale de la cartouche. Le mouvement de fluide au travers de la cartouche est obtenu par des moyens de mise sous pression du fluide, 30 constitués par une pompe placée dans la ligne d'alimentation en amont de l'orifice 17, et/ou par une pompe intégrée à la ligne de refoulement en aval de l'orifice 18. Le couvercle 12 amovible est destiné à assurer la fermeture étanche de la cuve 10 au niveau de l'extrémité supérieure 14 de la paroi tubulaire 13. L'étanchéité est apportée au moyen d'au moins un joint 19 (figure 2) interposé entre l'extrémité supérieure 14 et la face du couvercle 12 destinée à venir en regard de la cuve 10. À titre d'exemple, le joint 19 est de forme circulaire et vient se loger dans un épaulement prévu dans la face interne de i o la paroi tubulaire 13, à l'extrémité supérieure 14. Pour que le joint 19 remplisse sa fonction, des moyens de mise en compression (détaillés à la figure 7 et décrits plus loin) du couvercle 12 contre l'extrémité supérieure 14 sont utilisés. 15 Conformément à l'invention, la cuve 10 est une pièce monobloc en matière plastique moulée, intégrant dans un même bloc la paroi tubulaire 13 et le fond 16. La pièce monobloc formant la cuve 10 est munie, en outre, d'une pluralité de chapes d'accrochage 20 (décrites plus loin) agencées en saillie à l'extérieur de la paroi tubulaire 13, venant de moulage avec la cuve 10. De 20 cette manière, les chapes d'accrochage 20 sont solidaires de la paroi tubulaire 13. Plus précisément, les chapes d'accrochage 20 font partie intégrante de la paroi tubulaire 13, car les chapes d'accrochage 20 sont chacune formées, concrètement, par un prolongement radial de la matière de la paroi tubulaire 13, vers l'extérieur. 25 La matière plastique utilisée pour le moulage de la pièce monobloc formant la cuve 10 est quelconque, par exemple, constituée par du polypropylène. La matière plastique peut éventuellement être chargée par un renfort, par exemple de la fibre de verre, pour former un matériau composite assurant 30 une meilleure tenue mécanique de la cuve 10 à la pression. En référence aux figures 5 et 6, chaque chape d'accrochage 20 comporte une douille 20a reliée à la face externe de la paroi tubulaire 13 par une pluralité de nervures inférieures 20b dirigées vers l'extrémité inférieure 15 de la paroi tubulaire 13, et par une pluralité de nervures supérieures 20c dirigées vers l'extrémité supérieure 14 de la paroi tubulaire 13. Chaque douille 20a est orientée dans une direction tangentielle à la face externe de la paroi tubulaire 13, perpendiculaire à l'axe de révolution X de la paroi tubulaire 13. Les nervures inférieures 20b sont parallèles et décalées entre elles dans la direction de la douille 20a associée, de même que les nervures supérieures 20c entre elles. La pièce monobloc constituant la cuve 10 est munie, par exemple, de six chapes d'accrochage 20 régulièrement réparties à la périphérie de la paroi tubulaire 13 à proximité de l'extrémité supérieure 14, selon un décalage angulaire uniforme entre deux chapes 20 consécutives égal à 60 degrés. La pièce monobloc constitutive de la cuve 10 est munie de renforts interposés entre deux chapes d'accrochage 20 consécutives. De tels renforts, dont la fonction est d'améliorer la tenue mécanique de la cuve 10 à proximité de l'extrémité supérieure 14, sont par exemple formés par des nervures intermédiaires 21 externes (figure 4) remplissant toute ou partie du secteur angulaire libre entre deux chapes d'accrochage 20 consécutives. Les moyens de mise en compression du couvercle 12 sont représentés dans une configuration éclatée sur la figure 7. De manière générale, chaque chape d'accrochage 20 est destinée à coopérer avec une attache complémentaire formée en pratique par une goupille 22 de forme complémentaire. Plus précisément, la douille 20a de la chape d'accrochage 20 assure la réception de la goupille 22. Après sa mise en place dans la douille 20a, chaque attache (goupille 22) est reliée au couvercle 12 par des tirants transmettant à l'attache un effort de traction dirigé parallèlement à l'axe X en direction du couvercle 12. Les tirants sont conçus de manière que l'effort de traction qu'il applique à l'attache associée est directement retransmis au couvercle 12 en un effort presseur de valeur égale, mais de direction opposée, c'est-à-dire dirigé vers la cuve 10. La somme des efforts de traction appliqués par l'ensemble des six tirants sur les goupilles 22 assure ainsi la mise en compression du couvercle 12 contre l'extrémité supérieure 14 de la paroi tubulaire 13. Dans la variante représentée, chaque tirant de mise en compression est constitué par une tige de traction 23 ayant une extrémité solidaire d'une attache (goupille 22) respective, et par une poignée de serrage 24 rapportée sur le couvercle 12 du côté opposé à la cuve 10 en étant vissée sur l'extrémité de la tige de traction 23 opposée à l'extrémité solidaire de ladite attache. Pour le montage de la tige de traction 23 sur la goupille 22, l'extrémité correspondante de la tige 23 est équipée d'une partie filetée destinée à être vissée dans un alésage taraudé 25 prévu radialement clans la face externe de la goupille 22. L'axe de l'alésage taraudé 25 est perpendiculaire à l'axe de révolution de la goupille 22, lequel coïncide après montage de la goupille 22 avec la direction de la douille 20a. De cette manière, après son montage sur la goupille 22, la tige de traction 23 est perpendiculaire à la goupille 22. À son extrémité opposée, la tige de traction 23 est également équipée d'une partie filetée permettant le vissage de la poignée de serrage 24. D'autre part, une plaque de répartition 26 est montée coulissante sur la tige de traction 23 entre la poignée de serrage 24 et la goupille 22. Avant d'utiliser le dispositif de filtration, il est nécessaire, au préalable, de réaliser l'assemblage des goupilles 22 sur les chapes d'accrochage 20, puis des tirants sur les goupilles 22. Pour y parvenir, toutes les goupilles 22 sont insérées axialemerit dans les douilles 20a. Puis, toutes les tiges de traction 23 sont vissées dans les goupilles 22 au niveau des alésages taraudés 2.5. Pour cela, chaque tige de traction 23 traverse un passage 27 radial aménagé dans l'épaisseur de la douille 20a. Chaque passage 27 s'étend sur un secteur angulaire d'environ 180 degrés autour de la direction de la douille 20a. Enfin, les poignées de serrage 24 sont vissées sur les tiges de traction 23 après avoir engagé l'ensemble des plaques de répartition 26 sur les tiges de traction 23. II convient de préciser qu'après cet assemblage, les goupilles 22 ainsi que les tirants sont avantageusement montés à pivotement libre par rapport aux chapes d'accrochage 20 respectives, autour de la direction de la douille 20a correspondante. Pour parvenir à la configuration de la figure 1, différentes phases successives sont nécessaires pour réaliser la fermeture du couvercle 12 sur la cuve 10. Ces phases sont représentées sur les figures 8 à 10 et expliquées ci-après. La figure 8 illustre le dispositif de filtration dans une configuration où le couvercle 12 est retiré de la cuve 10, et les tirants de mise en compression sont rabattus vers la cuve 10, sensiblement en direction de l'extrémité inférieure 15 de la paroi tubulaire 13. Cette configuration est adoptée au moment de la mise en service du dispositif de filtration ou pour offrir l'accès à la cartouche filtrante amovible. En se référant à la figure 9, le couvercle 12 est ensuite placé sur l'extrémité 25 supérieure 14 de la paroi tubulaire 13 de la cuve 10, tandis que les tirants sont relevés par pivotement des goupilles 22 à l'intérieur des douilles 20a. La phase suivante (figure 10) consiste à compléter le pivotement des tirants le long des passages 27 jusqu'à une position où les tiges de traction 23 sont 30 dirigées sensiblement parallèlement à l'axe X en direction du couvercle 12. Dans cette position des tiges de traction 23, les poignées de serrage 24 et les plaques de répartition 26 sont rapportées sur le couvercle 12 du côté opposé à la cuve 10. Pour parvenir à ce résultat, les tiges de traction 23 traversent l'épaisseur du couvercle 12 au travers de fentes radiales 28 prévues sur toute l'épaisseur du couvercle 12 et débouchant à sa périphérie. Pour parvenir ensuite à la fermeture étanche de la cuve 10 par le couvercle 12 (configuration de la figure 1), il suffit ensuite de visser chaque poignée de serrage 24 pour venir appliquer un effort presseur sur le couvercle 12 par l'intermédiaire de la plaque de répartition 26. La somme des efforts presseur io assure la compression du couvercle 12 contre l'extrémité supérieure 14 de la paroi tubulaire 13 en pressant le joint 19. L'effort presseur transmis par une poignée de serrage 24 au couvercle 12 résulte d'un effort de traction égal mais opposé appliqué par ladite poignée 24 à la tige de traction 23 associée, lequel effort de traction se répercute en un effort de traction identique 15 appliqué par la goupille 22 correspondante à la douille 20a de la chape d'accrochage 20. Comme les chapes d'accrochage 20 font partie intégrante de la paroi tubulaire 13, la dissipation des contraintes entre ces deux éléments, résultant 20 des efforts transmis par les goupilles 22, est particulièrement efficace. Les nervures supérieures et inférieures 20b, 20c ont pour effet d'améliorer la capacité de dissipation. Pour finir, il est clair que la matière plastique constitutive de la pièce formant 25 la cuve 10 peut être quelconque dès lors qu'elle est adaptée au fluide à filtrer, notamment en ce qui concerne la résistance à la corrosion. À titre d'exemple, pour certaines applications, la matière plastique moulée peut être du polyfluorovinydilène (PVDF), plus connu sous le nom commercial de teflon �. 30 Revendications1. Dispositif de filtration de fluides, comprenant : une cuve (10) ayant une paroi tubulaire (13) avec une extrémité supérieure (14) et une extrémité inférieure (15), une cartouche filtrante amovible logée dans la cuve (10) et traversée par le fluide à filtrer sous pression, un couvercle (12) de fermeture étanche de la cuve (10), et une pluralité de chapes d'accrochage (20) solidaires et en saillie à l'extérieur de la paroi tubulaire (13), coopérant avec des attaches complémentaires reliées au couvercle (12) par des tirants de mise en compression du couvercle (12) contre l'extrémité supérieure (14) de la paroi tubulaire (13), caractérisé en ce que la cuve (10) est une pièce monobloc en matière plastique moulée, lesdites chapes (20) venant de moulage avec la cuve (10) pour faire partie intégrante de la paroi tubulaire (13). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière 20 plastique est constituée par du polypropylène. 3. Dispositif selon les revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la matière plastique est chargée par un renfort. 25 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque chape d'accrochage (20) comporte une douille (20a) pour la réception d'une goupille (22) formant une attache. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la douille (20a) 30 est orientée dans une direction tangentielle à la face externe de la paroi tubulaire (13), perpendiculaire à l'axe (X) de la paroi tubulaire (13). 10 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la douille (20a) est reliée à la face externe de la paroi tubulaire (13) par des nervures inférieures (20b) dirigées vers l'extrémité inférieure (15) de la paroi tubulaire (13). 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la douille (20a) est reliée à la face externe de la paroi tubulaire (13) par des nervures supérieures (20c) dirigées vers l'extrémité supérieure (14) de la paroi tubulaire (13;. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque tirant de mise en compression est constitué par une tige de traction (23) ayant une extrémité solidaire d'une attache respective, et par une poignée de serrage (24) rapportée sur le couvercle (12) du côté opposé à la cuve (10) en étant vissée sur l'extrémité de la tige de traction (23) opposée à l'extrémité solidaire de ladite attache.20