Brevet FR3095963A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : Filtre à régénération automatique et procédé de décolmatage d'un tel filtre [0001] La présente invention concerne un filtre à régénération automatique et un procédé de décolmatage (l'un tel filtre. [0002] Un filtre sert à séparer des éléments dans un flux. La plupart du temps, un filtre comprend un élément filtrant qui retient des éléments indésirables du flux et laissant passer librement les éléments utiles. Par exemple, dans le cas d'un filtre recevant de l'eau chargée en sable, l'élément filtrant forme une barrière retenant les particules de sable et laissant passer librement l'eau filtrée. [0003] Après un certain temps, il se produit généralement un colmatage de l'élément filtrant. H en résulte une détérioration de la qualité de la filtration. Cette détérioration est d'autant plus susceptible de se produire que le fluide est fortement chargé en matière en suspension. [0004] Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé des filtres à régénération permettant de décolmater l'élément filtrant. On préserve ainsi l'efficacité du filtre sur une plus longue période. [0005] Cependant, les filtres à régénération existant ont tous au moins unc pièce en frottement avec une autre. Ces pièces en frottement s'usent rapidement, ce qui finit par nuire à l'efficacité du filtre. Lorsque les matières en suspension sont des matières fortement abrasives ou des matières adhérentes, cette usure est d'autant plus rapide. [0006] Au vu de cc qui précède, l'invention vise à remédier aux inconvénients précités. [0007] En particulier, l'invention vise à maintenir unc forte efficacité de filtration à long terme, en particulier pour des fluides fortement chargés et/ou des fluides chargés en matières abrasives ou en matières adhésives. [0008] A cet effet, il est proposé un filtre comprenant un volume amont, un volume aval et au moins un moyen filtrant comprenant une enceinte en communication fluidique avec le volume amont, le moyen filtrant comprenant un élément filtrant interposé entre l'enceinte et le volume aval. [0009] Selon une caractéristique générale de ce filtre, le moyen filtrant comprend un moyen de fermeture apte à empêcher la communication fluidique entre le volume amont et l'enceinte, le filtre comprenant un moyen d'évacuation apte à évacuer un fluide contenu dans l'enceinte. [0010] Le moyen de fermeture permet d'isoler l'enceinte du volume amont de sorte à couper l'arrivée en fluide à filtrer. Le moyen d'évacuation permet alors de diminuer la pression dans l'enceinte, qui devient inférieure à la pression dans le volume aval. Il en 2 résulte un flux de fluide propre traversant l'élément filtrant en sens inverse au sens de filtration. Ce flux décolmatc l'élément filtrant, les boues de décolmatage étant évacuées par le moyen d'évacuation. [0011] On peut en outre prévoir une paroi interposée entre le volume amont et l'enceinte, le moyen filtrant comprenant une perforation traversant la paroi, le moyen de fermeture comprenant une cloche disposée au voisinage de la perforation et mobile entre une position ouverte dans laquelle le volume amont est en communication fluidique avec l'enceinte et une position fermée dans laquelle la cloche obstrue la perforation, le moyen de fermeture comprenant un moyen de rappel élastique de la cloche en position ouverte. [0012] Un tel agencement permet de disposer d'un moyen de fermeture qui se met en position fermée dès que le moyen d'évacuation est mis en oeuvre et reste en position ouverte sinon, de sorte à simplifier l'utilisation du dispositif. [0013] Avantageusement, la cloche est dans le volume amont et le moyen de rappel élastique comprend un ressort hélicoïdal fonctionnant en compression. [0014] Selon un mode de relation avantageux, le volume amont comprend un conduit amont doté d'une première vanne soumise à une pression en fermeture, le volume aval comprenant un conduit aval doté d'une seconde vanne régulatrice en pression. [0015] De telles vannes permettent de réguler les pressions en volume amont et volume aval pour modifier l'efficacité de la filtration et/ou du décolmatage en fonction du cas d' utilisation. [0016] Avantageusement, la première vanne est configurée avec une pression en fermeture comprise entre 2 bars et 3 bars. [0017] De préférence, la seconde vanne est configurée pour maintenir la pression dans le conduit aval entre 1 bar et 2 bars. [0018] De telles plages favorisent particulièrement le décohnatage d'éléments filtrant lors d'une utilisation pour un fluide chargé entre 0,2 % et 50 % en matière en suspension. [0019] Selon un mode de réalisation avantageux, le moyen filtrant comprend un premier groupe filtrant et un second groupe filtrant, chaque groupe filtrant comprenant respectivement une enceinte, le moyen d'évacuation comprenant au moins un premier groupe d'évacuation et un second groupe d'évacuation, le premier groupe d'évacuation étant capable d'évacuer l'enceinte du premier groupe filtrant, le second groupe d'évacuation étant capable d'évacuer l'enceinte du second groupe filtrant. [0020] Un tel mode de réalisation permet de réaliser le décolmatage du(des) groupe(s) filtrant relié(s) à l'un des groupes d'évacuation tout en gardant les autres groupes filtrant actifs. Il en résulte une continuité du débit à travers le filtre. [0021] Avantageusement, le moyen filtrant comprend un troisième groupe filtrant comprenant une enceinte, le premier groupe d'évacuation étant doté d'un collecteur en 3 communication fluidique avec l'enceinte du premier groupe filtrant et avec l'enceinte du troisième groupe filtrant, et d'un conduit d'évacuation en communication fluidique avec le collecteur. [0022] On limite ainsi, lorsqu'il y a un grand nomhre de groupes filtrant, la durée du dé- colmatage des groupes filtrant en utilisant un même groupe d'évacuation pour plusieurs groupes filtrant. [0023] Avantageusement : [0024] n =k xi 3 5 [0025] où n est le nombre de groupes filtrant et k est le nomhre de groupes d'évacuations. [0026] Selon un mode de réalisation, le moyen d'évacuation comprend une vanne guillotine montée sur un conduit d'évacuation. [0027] Une telle vanne permet de diminuer rapidement la pression dans l'enceinte pour rendre le décolmatage encore plus rapide. [0028] Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de décolmatage d'un filtre tel que défini précédemment comprenant, dans cet ordre, une première étape dans laquelle on empêche la communication fluidique entre le volume amont et l'enceinte, une deuxième étape dans laquelle on évacue un fluide contenu dans l'enceinte et une troisième étape dans laquelle on ouvre la communication fluidique entre le volume amont et l'enceinte. [0029] Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, la durée de la deuxième étape est comprise entre 0,4 seconde et 1,5 secondes. [0030] Une durée comprise dans une telle plage permet de décolmater efficacement l'élément filtrant et d'évacuer la grande majorité des boues de décolmatage, sans pour autant rendre le groupe filtrant concerné indisponible pendant une durée excessive. [0031] D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : [0032] [fig.1] est une représentation en coupe en perspective d'un filtre selon l'invention, [0033] [fig.2] est une vue en coupe en perspective d'un plateau inférieur du filtre de la figure 1, [0034] [fig.3] est une vue en coupe d'un groupe filtrant du filtre des figures 1 et 2, et [0035] [fig.4] représente schématiquement un procédé de décolmatage du filtre des figures 1 à 3. [0036] En référence aux figures 1 et 2, on a schématiquement représenté un filtre 2. Le filtre 2 reçoit un fluide à filtrer, retient des éléments indésirables contenus dans le fluide à filtrer et laisse passer librement le fluide filtré. Le fluide à filtrer peut être chargé avec de la matière en suspension. En particulier, le fluide à filtrer peut être chargé avec un matériau fortement abrasif pouvant par exemple être du sable, des cailloux, de la laitance de béton ou encore des copeaux, ou un adhésif. Le filtre 2 comporte notamment un bâti 4. [0037] On définit une base vectorielle orthonormale directe 6 attachée au bâti 4. La base 6 est constituée d'un vecteur X, d'un vecteur Y et d'un vecteur Z. Le plan de coupe des figures 1 à 3 est perpendiculaire au vecteur X. [0038] Dans la présente demande, les ternies « inférieur », « supérieur », « horizontal » et « vertical » seront compris comme se référant par rapport à la base 6 lorsque le filtre 2 est orienté normalement, c'est-à-dire en supposant le vecteur Z dirigé verticalement vers le haut. [0039] Le bâti 4 comporte un plateau inférieur 8. Le plateau 8 est un cylindre de révolution autour d'un axe 10. L'axe 10 est parallèle au vecteur Z. [0040] Sauf indication contraire, les termes « axial », « axialcment », « radial » et « radialement » seront compris comme se référant relativement à l'axe 10. [0041] En référence à la figure 2, le plateau 8 comprend trente-deux (32) alésages cy- lindriques 12 dirigés par le vecteur Z et à section axiale circulaire. Les alésages 12 sont identiques les uns par rapport aux autres. Plus particulièrement, les alésages 12 sont regroupés en huit (8) groupes 12-1, 12-2, ..., 12-8, chaque groupe étant constitué de quatre (4) alésages 12. Quel que soit un entier i compris entre 1 et 8, l'alésage le plus proche d'un alésage du groupe 12-i est forcément l'un des trois autres alésages du groupe 12-i. Par exemple, l'alésage le plus proche d'un alésage du groupe 12-1 fait forcément partie du groupe 12-1. [0042] Le bâti 4 comporte un cylindre 14 à section axiale circulaire autour de l'axe 10. Le cylindre 14 comprend une couronne inférieure 16 et une couronne supérieure 18. Les couronnes 16, 18 sont respectivement situées aux extrémités axiales inférieure, supérieure du cylindre 14. La couronne 16 est destinée à permettre une fixation étanche au plateau 8. [0043] Le cylindre 14 comprend un conduit de sortie 20 et un conduit d'entrée 22. Chaque conduit 20, 22 comprend un alésage cylindrique dirigé selon la direction radiale. Le conduit de sortie 20 est destiné à évacuer un fluide filtré par le filtre 2. Le conduit d'entrée 22 est destiné à alimenter le filtre 2 avec un fluide de rinçage, par exemple du fluide filtré. [0044] Le bâti 4 comporte un plateau supérieur 24. Le plateau 24 forme une paroi supérieure du volume intérieur du cylindre 14. Le plateau 24 est cylindrique à section axiale circulaire autour de l'axe 10. Comme le plateau 8, le plateau 24 comporte une pluralité d'alésages cylindriques 26. Les alésages 26 sont sensiblement identiques aux alésages 12. [0045] Le bâti 4 comporte un couvercle 28. Le couvercle 28 présente une forme de ré- volution autour de l'axe 10. Le couvercle 28 comporte une portion cylindrique 30 à section axiale circulaire autour de l'axe 10. Le couvercle 28 comporte une couronne inférieure 31 mettant en oeuvre une fixation étanche avec la couronne 18 en intercalant le plateau 24. [0046] Le couvercle 28 comporte un conduit d'entrée 32 et un conduit de sortie 34. Le conduit 32 est formé par un tube cylindrique dirigé par la direction radiale. Le conduit 34 est formé par un alésage cylindrique dirigé par le vecteur Z. Le conduit 32 est destiné à permettre l'alimentation du filtre 2 en fluide à filtrer. Le conduit 34 est destiné à permettre l'évacuation du fluide à filtrer en cas de surpression dans le volume délimité par le plateau 24 et le couvercle 28. [0047] Le bâti 4 comporte trois pieds 36 (seulement deux pieds 36 sont représentés sur les figures 1 et 2). Les pieds 36 sont fixés au cylindre 14. Les pieds 36 maintiennent le bâti 4 dans sa position normale. [0048] En référence à la figure 2, le filtre 2 comporte huit (8) collecteurs 38. Chaque collecteur 38 forme un entonnoir présentant une forme dc révolution autour d'un axe parallèle au vecteur Z. Les collecteurs 38 comprennent une extrémité supérieure circulaire de diamètre fixée sur une surface inférieure du plateau 8. Plus pré- cisément, l'extrémité supérieure de chaque collecteur 38 est fixée respectivement au plateau 8 de sorte à entourer les alésages 12 d'un groupe d'alésages 12-i associé. [0049] Chaque collecteur 38 comprend une extrémité circulaire inférieure coaxiale avec l'extrémité circulaire supérieure et dc diamètre d-,,,u,,'f largement inférieur au diamètre d 3R_.aip [0050] 2 d . cl. REVENDICATIONS[Revendication 1] Filtre (2) comprenant un volume amont, un volume aval et au moins un moyen filtrant comprenant une enceinte (51) en communication fluidique avec le volume amont, le moyen filtrant comprenant un élément filtrant (50) interposé entre l'enceinte (51) et le volume aval, caractérisé en ce que le moyen filtrant comprend un moyen de fermeture apte à empêcher la communication fluidique entre le volume amont et l'enceinte (51), le filtre (2) comprenant un moyen d'évacuation apte à évacuer un fluide contenu dans l'enceinte (51). [Revendication 2] Filtre (2) selon la revendication 1, comprenant une paroi (24) interposée entre le volume amont et l'enceinte (51), le moyen filtrant comprenant une perforation (26) traversant la paroi (24), le moyen de fermeture comprenant une cloche (52) disposée au voisinage de la perforation (26) et mobile entre une position ouverte dans laquelle le volume amont est en communication fluidique avec l'enceinte (51) et une position fermée dans laquelle la cloche (52) obstrue la perforation (26), le moyen de fermeture comprenant un moyen de rappel élastique (58) de la cloche (52) en position ouverte. [Revendication 3] Filtre (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le volume amont comprend une première vanne (46) soumise à une pression en fermeture, le volume aval comprenant une seconde vanne (48) régulatrice en pression. [Revendication 4] Filtre (2) selon la revendication 3, dans lequel la première vanne (46) est configurée avec une pression en fermeture comprise entre 2 bars et 3 bars et/ou dans lequel la seconde vanne (48) est configurée pour maintenir la pression dans le volume aval entre 1 bar et 2 bars. [Revendication 5] Filtre (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le moyen filtrant comprend un premier groupe filtrant et un second groupe filtrant, chaque groupe filtrant comprenant respectivement une enceinte (51), le moyen d'évacuation comprenant au moins un premier groupe d'évacuation et un second groupe d'évacuation, le premier groupe d'évacuation étant capable d'évacuer l'enceinte (51) du premier groupe filtrant, le second groupe d'évacuation étant capable d'évacuer l'enceinte (51) du second groupe filtrant. [Revendication 6] Filtre (2) selon la revendication 5, dans lequel le moyen filtrant comprend un troisième groupe filtrant comprenant une enceinte (51), le premier groupe d'évacuation étant doté d'un collecteur (38) en commu- 11 [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] nication fluidique avec l'enceinte (51) du premier groupe filtrant et avec l'enceinte (51) du troisième groupe filtrant, et d'un conduit d'évacuation (40) en communication fluidique avec le collecteur (38). Filtre (2) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel : n=kxi où n est le nombre de groupes filtrant et k est le nombre de groupes d'évacuations. Filtre (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le moyen d'évacuation comprend une vanne guillotine (42) montée sur un conduit d'évacuation (40). Procédé de décolmatage d'un filtre (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant, dans cet ordre, une première étape (E03) dans laquelle on empêche la communication fluidique entre le volume amont et l'enceinte (51), une deuxième étape (E04) dans laquelle on évacue un fluide contenu dans l'enceinte (51) et une troisième étape (E05) dans laquelle on ouvre la communication fluidique entre le volume amont et l'enceinte (51). Procédé selon la revendication 9, dans lequel la durée de la deuxième étape (E04) est comprise entre 0,4 seconde et 1,5 secondes.