Brevet FR3039774A1 — publié le 20170210

Filtre à tambour avec système de lavage amélioré Domaine technique et état de l'art L'invention concerne le filtrage d'effluents liquides, tels que l'eau, le lait, la bière, etc. L'invention concerne en particulier les filtres à tambour filtrant destinés à la filtration d'importants débits de liquide. Le tambour filtrant est constitué d'une pluralité de panneaux filtrants réunis pour recouvrir la surface latérale d'un cadre cylindrique. Le tambour est logé dans une cuve et il est partiellement immergé dans le liquide présent dans la cuve. Le liquide entrant dans la cuve pénètre dans le filtre, les impuretés présentes dans le liquide sont retenues dans le tambour par les panneaux filtrants et le liquide filtré traverse radialement les panneaux filtrants par gravité puis s'écoule vers la sortie de la cuve. Pour pouvoir nettoyer la surface filtrante tout en poursuivant la filtration, le filtre est monté rotatif autour de l'axe du tambour. Pour procéder au nettoyage d'une partie de la surface filtrante, on fait tourner le tambour autour de son axe pour sortir du liquide la partie de la surface filtrante à nettoyer. La surface filtrante peut être ensuite nettoyée par projection de liquide. Un tel filtre à tambour est notamment décrit dans le document FR2645848. Les panneaux filtrants sont généralement constitués d'une toile tissée tendue sur un cadre. Les dimensions minimales des pores entre les fils de la toile tissée dimensionnent de fait la taille minimale des particules filtrées. On cherche aujourd'hui à filtrer des particules de plus en plus petites, inférieures à 10 µm de diamètre. Ceci suppose de diminuer la taille des pores entre les fils. Les toiles métalliques classiques filtrent au mieux des particules allant jusqu'à 25iim de diamètre à travers des pores sensiblement carrés de 25iim de côté. On sait réaliser des toiles en polypropylène ayant des pores carrés de côté inférieur ou égal à 10 lm. Mes ces toiles ne résistent pas en pratique au poids des boues qui s'accumulent dans le tambour. De plus, du fait du poids des boues et des faibles dimensions des pores, le débit de liquide filtré est limité. Description de l'invention L'invention vise à résoudre tout ou partie des inconvénients des filtres à tambour connus. A cet effet, l'invention propose un nouveau filtre adapté pour le traitement des liquides, filtre du type comprenant un tambour comprenant une toile filtrante tendue sur un cadre cylindrique, la toile étant constituée de fils de trame tissés sur des fils de chaîne. Le filtre selon l'invention est caractérisé en ce qu'un fil de chaîne a un diamètre supérieur ou égal à deux fois un diamètre d'un fil de trame. Le fil de chaîne, de gros diamètre, assure la résistance mécanique de la toile. La distance entre deux fils de trame adjacents est de l'ordre du diamètre des fils de trame ; ainsi, avec des fils de trame plus fins que les fils de chaîne, les particules filtrées ont un diamètre plus petit. 3039774 2 De préférence, un fil de chaîne a un diamètre supérieur ou égal à 50 lm, pour assurer une bonne résistance mécanique de la toile. De préférence également, le fil de trame a un diamètre inférieur ou égal à 30gm, pour filtrer ainsi des particules de diamètre inférieur à 30 lm. De préférence encore, une distance entre deux fils de chaîne est supérieure à deux fois le diamètre du fil de 5 chaîne. La surface des pores de la toile est ainsi agrandie ce qui permet d'avoir un bon débit de liquide à travers le filtre ; la distance entre deux fils de trame restant égale au diamètre d'un fil de trame au voisinage d'un fil de chaîne, la taille des particules filtrées reste inchangée. Enfin, le fil de chaîne est de préférence un fil métallique et / ou le fil de trame est un fil métallique. Avec l'invention, il devient en effet possible de réaliser un filtre à tambour avec des toiles métalliques ayant des pores 10 dont au moins une dimension peut être inférieure à 25 lm, voire même 5 lm. Le filtre selon l'invention est avantageusement complété par un dispositif de nettoyage du filtre, comprenant une pluralité de buses montées sur une rampe s'étendant selon une direction sensiblement parallèle à l'axe du tambour, les buses étant adaptées pour projeter un jet de fluide de nettoyage, par exemple du liquide, sur la toile filtrante tendue sur le cadre cylindrique du tambour, chaque buse étant orientée par rapport à la toile de sorte 15 qu'une direction centrale du jet de la dite buse forme un angle alpha avec une droite de référence tangente au tambour et passant par le point central d'impact du jet de la dite buse sur la toile filtrante, l'angle alpha étant fonction d'un angle entre un fil de trame et la droite de référence. Le point central d'impact du jet d'une buse correspond au point d'impact d'une goutte de fluide éjectée par la buse selon l'axe de la buse, au centre du jet. L'expérience montre qu'incliner les buses par rapport à la droite de référence permet d'améliorer sensiblement 20 l'efficacité du dispositif de nettoyage, et ce d'autant plus que l'angle d'inclinaison alpha est optimisé en fonction d'un angle entre un fil de trame de la toile à nettoyer et la droite de référence tangente à la toile à nettoyer. Idéalement, pour des toiles métalliques selon l'invention adaptées pour filtrer des particules de diamètre inférieure à 50gm, l'angle alpha est compris entre 30 et 50°. Pour le cas particulier d'une toile constituée de fils de chaîne de diamètre de l'ordre de 85 à 90 µm et de fils de 25 trame de diamètre de l'ordre de 27 à 32 lm, les fils de chaîne étant distants de 225 à 235 lm, l'expérience montre que l'angle alpha optimal est compris entre 39 et 41°. Pour nettoyer le filtre sur toute sa longueur, les buses de la pluralité de buses sont montées sur une rampe s'étendant selon une direction parallèle à l'axe du tambour et les buses sont réparties le long de la rampe ; une distance entre deux buses est telle que des zones d'impact sur la toile des jets issus de deux buses adjacentes et 30 orientées selon un même angle alpha se recouvrent à au moins 25 %. Un tel recouvrement est nécessaire pour garantir un nettoyage correct du filtre. 3039774 3 Selon une variante, deux buses adjacentes sont orientées, pour l'une d'un angle alpha et pour l'autre d'un angle opposé -alpha. Une telle réalisation donne de meilleurs résultats pour une toile dont deux fils de trame adjacents sont localement orientés selon deux angles opposés, comme on le verra mieux plus loin. 5 Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'exemples de filtre à tambour selon l'invention. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 sont respectivement une vue de côté et une vue en perspective d'un exemple de 10 réalisation d'un filtre selon l'invention, - les figues 3 et 4 sont respectivement une vue de face et une vue en perspective d'un exemple de toile filtrante selon l'invention, - la figure 5 est une vue d'un exemple de réalisation du dispositif de nettoyage selon l'invention, et - la figure 6 est une vue de face partielle d'un tambour et d'une buse de nettoyage selon un mode de mise 15 en oeuvre de l'invention. Description d'un mode de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 sont respectivement des vues de côté et en perspective d'un exemple d'un mode de réalisation d'un filtre 1 selon l'invention. Le filtre représenté comprend une cuve 7 destinée à contenir du liquide, cuve dont 20 on a retiré ici un capot supérieur pour illustrer le filtre en version décapotée. La cuve 7 comporte une entrée 71 de liquide à filtrer et une sortie 72 de liquide filtré. Un tambour filtrant 20 est monté rotatif dans la cuve selon un axe de rotation 21, et peut être entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un dispositif d'entraînement 8 comprenant typiquement un moteur électrique et une transmission mécanique. Le liquide entrant dans la cuve est forcée à entrer dans le tambour et à ressortir par la paroi latérale du tambour avant de s'écouler vers la sortie 72 de la 25 cuve. Le tambour filtrant 20 comprend une toile filtrante 30 tendue sur un cadre 22 cylindrique. Selon un mode de réalisation, le cadre est réalisé par exemple par une pluralité d'anneaux 23 répartis le long de l'axe 21 et solidarisés entre eux par une pluralité de longerons 24 parallèles à l'axe 21. L'ensemble forme une surface d'appui cylindrique dont la génératrice correspond à l'axe 21. Selon un mode de réalisation, la toile filtrante comprend plusieurs 30 panneaux de toile mis bout à bout et appliqués pour recouvrir la surface d'appui cylindrique du cadre du tambour : dans l'exemple des figures 1-2, deux rangées de trois panneaux sont utilisées, les panneaux de chaque rangée étant fixés à leurs extrémités respectivement sur un anneau central 23c et sur un anneau 23a ou 23b en bordure du tambour. 3039774 4 La toile 30 filtrante (fig. 3-4) est un matériau tissé constitué de manière connue de fils de trame 32 tissés sur une pluralité de fils de chaîne 31. Les fils de trame ont un diamètre Dt et sont jointifs. Les fils de chaîne ont un diamètre Dc ; La distance entre les fils de chaîne est choisie égale à L, en fonction de la résistance mécanique recherchée pour la toile, et / ou en fonction du débit de liquide qui doit traverser le filtre ; à minima, L = Dt + Dc. Le liquide 5 s'écoule entre les fils de trame 32 et les fils de chaîne 31. Les particules en suspension dans le liquide dont le diamètre est supérieur au diamètre du fil de trame ne peuvent traverser et sont retenus, à l'intérieur du tambour, sur la toile ; la boue formée par l'amas de particules en suspension est évacuée sur une deuxième sortie du filtre. Par rapport à une droite passant par les fils de chaîne (ou par rapport à une droite de référence tangente à un fil de chaîne), les fils de trame sont inclinés d'un angle beta. 10 Dans un mode de réalisation pratique, un tambour a été réalisé avec une toile dont le diamètre des fils de chaîne est de l'ordre de 90 lm, dont le diamètre des fils de trame est de l'ordre de 30 lm, et dont la distance entre les fils de chaîne est de l'ordre de 230 lm ; il permet de filtrer des particules de diamètre supérieur ou égal à 25 lm. Dans ce mode de réalisation, les fils de trame sont inclinés d'un angle beta égal à environ 30° à 35°. Dans un autre mode de réalisation, une toile dont le diamètre des fils de chaîne est de l'ordre de 50 lm, dont le 15 diamètre des fils de trame est de l'ordre de 20 lm, et dont la distance entre les fils de chaîne est de l'ordre de 150 permet de filtrer des particules jusqu'à 10 µm de diamètre. Au fil du temps, certaines particules de taille limite pour être filtrées restent coincées dans les mailles de la toile et ainsi encrassent, colmatent les pores de la toile. Pour nettoyer la toile, le tambour est tourné de sorte à mettre 20 hors du liquide la partie encrassée de la toile et à l'amener devant le dispositif de nettoyage 50. Le dispositif de nettoyage 50 comprend dans l'exemple représenté fig. 2, 5 et 6 une pluralité de buses 41 montées sur une rampe 42 et réparties le long de la rampe pour couvrir une longueur du tambour. Les buses sont agencées pour projeter un jet de liquide filtré sur la surface du tambour. La distance entre deux buses est choisie pour que les zones d'impact sur la toile des jets issus des deux buses se recouvrent sur au moins 25 % de leur surface 25 respective, et de préférence au moins 30%. Le nombre de buses est choisi pour couvrir toute la longueur du tambour. Les buses sont toutes orientées en direction de la surface à nettoyer de sorte qu'une direction centrale du jet d'une buse forme un angle alpha égal à 40° avec une droite de référence tangente au tambour et passant par le point central d'impact du jet de la dite buse sur la toile filtrante. A noter que, dans l'exemple représenté, l'espace entre les deux buses les plus au centre de la rangée de buses est plus important que l'espace entre les 30 autres buses ; en effet il n'est pas nécessaire de nettoyer la toile positionnée juste au contact de l'anneau central 23c. Egalement, les jets de chaque buse ont ici au contact de la toile une forme oblongue (fig. 5), pour concentrer au maximum la puissance de chaque jet sur la toile. Dans un exemple, le liquide est éjecté d'une buse avec une puissance de l'ordre de 10 bars pour assurer un nettoyage efficace de la toile. 3039774 5 Pendant le nettoyage, le tambour est par exemple entraîné en rotation à vitesse réduite, suffisamment lente pour laisser aux jets des buses le temps de nettoyer en profondeur la surface de la toile qu'ils impactent. Bien que le filtre 1 ait été illustré avec une toile spécifique et un dispositif de nettoyage particulier, d'autres modes de réalisation sont bien sûr envisageables, tant pour la toile que pour le dispositif de nettoyage, comme cela est 5 indiqué dans partie description de l'invention précédent la description des figures. 3039774 6 Nomenclature 1 filtre 7 cuve 8 dispositif d'entraînement 5 71, 72 entrée, sortie de la cuve 20 tambour filtrant 21 axe de rotation du tambour 22 cadre cylindrique 23, 23a, 23b, 23c anneaux 10 24 longerons 30 toile filtrante 31 fils de chaîne 32 fils de trame 15 Dc diamètre d'un fil de chaîne L distance entre deux fils de chaîne Dt diamètre d'un fil de trame beta angle d'inclinaison d'un fil de trame 40 dispositif de nettoyage 20 41 buses 42 rampe alpha angle d'inclinaison des buses REVENDICATIONS1. Filtre (1) adapté pour le traitement des liquides, filtre du type comprenant un tambour (20) comprenant une toile (30) filtrante tendue sur un cadre cylindrique (22), toile constituée de fils de trame (32) tissés sur des fils de chaîne (31), filtre caractérisé en ce que un fil de chaîne a un diamètre (Dc) supérieur ou égal à deux fois un diamètre (Dt) d'un fil de trame. 2. Filtre selon la revendication 1 dans lequel le fil de chaîne a un diamètre supérieur ou égal à 50 lm. 3. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel le fil de trame a un diamètre inférieur ou égal à 30gm. 4. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel une distance (L) entre deux fils de chaîne est supérieure à deux fois le diamètre du fil de chaîne. 5. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel le fil de chaîne est un fil métallique et / ou le fil de trame est un fil métallique. 6. Filtre selon l'une des revendications précédentes, comprenant également un dispositif de nettoyage (40) du filtre, comprenant une pluralité de buses (41) montées sur une rampe (42) s'étendant selon une direction sensiblement parallèle à l'axe (21) du tambour, les buses étant adaptées pour projeter un jet de fluide de nettoyage, par exemple du liquide filtré, sur la toile filtrante tendue sur le cadre cylindrique du tambour, chaque buse étant orientée par rapport à la toile de sorte qu'une direction centrale du jet de la dite buse forme un angle alpha avec une droite de référence tangente au tambour et passant par le point central d'impact du jet de la dite buse sur la toile filtrante, l'angle alpha étant fonction d'un angle entre un fil de trame et la droite de référence. 7. Filtre selon la revendication 6 dans lequel l'angle alpha est compris entre 30 et 50°. 8. Filtre selon la revendication 7 dans lequel l'angle alpha est compris entre 39 et 41° pour une toile constituée de fils de chaîne de diamètre de l'ordre de 85 à 90 µm et de fils de trame de diamètre de l'ordre de 27 à 32 lm, les fils de chaîne étant distants de 225 à 235 lm. 9. Filtre selon l'une des revendications 6 à 8 dans lequel les buses de la pluralité de buses sont montées sur une rampe s'étendant selon une direction parallèle à l'axe du tambour et dans lequel les buses sont réparties le long de la rampe, une distance entre deux buses étant telle que des zones d'impact sur la toile des jets issus de deux buses adjacentes et orientées selon un même angle alpha se recouvrent à au moins 25 %. 10. Filtre selon l'une des revendications 6 à 9 dans lequel deux buses adjacentes sont orientées, pour l'une d'un angle alpha et pour l'autre d'un angle opposé -alpha.