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Appareils et procédés pour la filtration,,
La présente invention concerne des appareils et des procédés pour la filtration et pour le fonctionnement de machines à filtrer, etc., spécialement des machines destinées à la filtration et à 12-épuration des jus sucrés.
Sur les dessins annexés est représentée à titre d'exemple une forme de réalisation d'une machine à l'aide de laquelle le procédé de filtration suivant l'invention peut être réalisé*
Fig. 1 est une coupe longitudinale, partie en élé- vation et partie brisée', de l'ensemble de la machine;
Fig. 2- est une coupe horizontale partie en élé-
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vation et partie brisée, de cette machine;
Fig. 3 est une coupe transversale, p&rtie en élé- vation et partie brisée suivant 3-3, figo 1;
Figa 4 est un plan d'un des éléments filtrants;
Fig. 5 est une coupe transversale suivant 5-5, fig.
4;
Fige 6 est une coupe analogue suivant 6-6, fig. 4;
Fig. 7 est une coupe analogue suivant 7-7, fig. 4 ;
Fig. 8 est une coupe analogue suivant 8-8, fig& 4;
Figé 9 est un plan d'une autre disposition d'élé- ment f iltrant
Dans ces figures,, 10 désigne l'enveloppe cylindri- que de la machine à filtrer, composée d'une série d'éléments coopérants. séparables 11 et 12munis d'extrémités associées, l'élément Il étant muni des extrémités 13 et 14 et l'élément 12 étant muni des extrémités 15 et 16. Les éléments 11. et 12 de l'enveloppe sont préférablement de sections transversales inégales. Isolément supérieur 11 étant de section transversa- le plus petite.
Les éléments associés 11 et 12 de l'enveloppe sont articulés l'un sur l'autre à l'aide d'une série de charniè- res réglables comprenant les pièces de support de charnière inférieures 17 qui comportent les plaques ou montants 18 supportant les pivots:, lesquelles plaques sont assujetties à l'élément d'enveloppe inférieur 12. par les rivets représentés* Avec chaque pièce de charnière inférieure 17 coopère la pièce de charnière supérieure 1± fixée par des rivets à Isolément d'enveloppe supérieur 11. La pièce 19 est munie d'une tige ou colonne réglable 20 .s'adaptant entre les plaques ou montants 18 pour recevoir le pivot 21 qui constitue l'axe de pivotement ou de charnière pour chacune des charnières réglables.
Le ré- /
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glage de la charnière est effectué par un ecrou 32 coopérant 1 avec l'extrémité supérieure'filetée 2 de la tige 20.
Un des éléments >'. de -.-" l'enveloppe dejpréférence l*é<* lément supérieur 11, présente le long de son bord une rainure
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24 destinée à recevoir une garniture, la rainure 24 étant de préférence continue sur les quatre bords inférieurs du dit é- lément Il* Dans la rainure 24 sont adaptées une série de gar- nitures. 25.
de préférence en forme de bande* Chaque garniture 25 présente un bord inférieur biseauté 26 formant une lèvre
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de joint pendante 27 Le bord supérieur de l'élément d'envew loppe 12 est biseauté en 27* pour coopérer avec le bord '6i seauté inférieur 26 et la lèvre de joint 27 de la garniture 25,
Pour obturer l'enveloppe 10 de façon étanches, on prévoit une série de boulons pivotants réglables comprenant les pièces à boulon supérieures 28,munies des plaques 29 des-
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tinées à recevoir le boulon 31, et de l'axe 0 autour duquel pivote ce boulon* La pièce 28. peut être fixée à l'élément su- péri-eur il par des rivets.,
comme représentés Avec chaque piè-
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ce 28 coopère une pièce à boulon inférieure 32 munie dune pla- que ou pi-ce 3S recevant le boulent Un écrou 34. est prévu sur l'extrémité inférieure filetée S5 de (chaque, boulon 51, ce qui permet d'amener les boulons en position en les faisant pivo- ter et d'obturer les éléments 11 et 12 dé l'enveloppe de faucon . étanche* Tout accroissement de la pression du fluide que ren- ferme 1 enveloppe 10 pendant les opérations de filtration ou (et) de nettoyage a poueffet d'augmenter la pression de la.
garniture 25 sur son sièges
Bans l'enveloppe 10, et de préférence dans son
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lément supérieur Il débouchent un ou plusieurs conduits de'" sortie 36 permettant de faire circuler la liqueur non filtrée contenant en suspension l'agent de filtration tel que le char-
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bon actif appelé nsucharite, Chacun des conduits 36 est préfet
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rablement muni d'un obturateur 37 permettant de régler cette circulations
Dans l'enveloppe 10 débouchent en outre une série de conduits d'entrée 38, 39 et 40 du produit à filtrer. Cha- que conduit d'entrée est muni d'un obturateur 41. Les trois conduits d'entrée 3839 et 40 communiquent avec un tuyau 42 qui aboutit au tuyau d'alimentation 43.
Un tuyau pivotant 44 communique avec l'intérieur de l'enveloppe 10. Sa manoeuvre et celle des obturateurs 41 permettent de ramener l'agent de filtration tel que le Suchar épuisé ou partiellement épuisé au système ou au régénérateur, ou bien cet agent peut être employé pour renvoyer la liqueur en excès au réservoir à liqueurs fil- trantes .
Avec l'intérieur de l'enveloppe 10 communiquent un ou plusieurs conduits d'admission de vapeur permettant d'ad. mettre de la vapeur à l'intérieur de la dite enveloppeb Les tuyaux d'admission de vapeur 45 sont préférablement commandés par des obturateurs 46. et sont employés pour le nettoyage$
On prévoit une série de tuyères de lavage 47 mon- tées pour tourner dans un collecteur 48 communiquant avec une source de fluide de lavage tel que de l'eau chaudes Chaque tuyère .il est munie d'un joint à rotule 49 dans le tuyau 48¯ Pour orienter les tuyères 47, on munit les plaques 50 d'une barre 51 assujettie à ces plaques.
Sur 1' enveloppe 10. par exemple sur les extrémités 15 et 16 de l'élément d'enveloppe inférieur 12, sont montés une série de presse étoupe circulaires non sectionnés 52 à l'aide desquels les paliers des pièces rotatives de la machine peuvent être rendus étanches à l'eau= Pour supporter l'enve- loppe 10. on prévoit une série de montants. 53 qui supportent dans les; rainures 54 des paliers à rouleaux 55 qui sont de cons.
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traction non sectionnée 'et réglables.
Chaque palier 55 est muni de deux roulements ,56 et présente l'ouverture centrale
57 à travers laquelle passent les extrémités de l'arbre qui sera décrit plus loin. A l'aide d'une vis de réglage 57', on peut régler la position de chaque palier 55 pour recevoir et maintenir les extrémités de l'arbre en position convenables
Les presse-étoupe 52 ne supportent pas une partie appréciable du poids de la machine, ce poids étant principalement support té par les paliers 55. Les galets 56 sont supportés de façon à pouvoir tourner sur- des axes. 58 dans la botte 59 des palierss
Avec les presse-étoupe 52 et les paliers 55 coopère un arbre 60 préférablement composé de plusieurs éléments se** parés 61.
Les .éléments d'arbre 61 sont relativement courts.4 afin qu'ils puissent être introduits par les extrémités de 1' enveloppe dans et à travers les presse-étoupe 52 et les paliers 55 par l'intérieur de l'enveloppe elle-même.
Aux extrémités internes des éléments d'arbre 61 est assujetti un bâti ou cadre 62 supportant les éléments filtrants. A cet effet, les dites extrémités internes sont munies de brades 63. Aux brides 63 sont assujetties par des boulons 64 les traverses 65 du bâti 62,0 Ces traverses sont des poutrelles en U auxquelles sont assujettis des. longerons 66 constitués par des cornières qui sont assujetties aux tra- verses 65.
Aux pièces 66 sontassujettis des collecteurs lon- gitudinaux 67 à travers lesquela des raccords passent,entre les divers éléments filtrants et;les conduits prévus pour l'é- chappement, hors des dits éléments. du produit filtré, appelé, ci-après. filtrat"
Le bâti de support 62 porte une série d'éléments filtrants 100 comprenant une pièce perméable 110 telle qu'une toile métallique à grosses mailles. A cette toile 110 est as-
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sociée une pièce de liaison 120 préférablement en métal per- foré ayant la forme d'un U en section transversale.
En cons- tituant la pièce de liaison périphérieur 120 en métal perforée l'élément filtrera ou sera nettoyé même à sa périphérie.La dite pièce 120 peut être assujettie facilement à la toile 110 par une soudure effectuée aux pointa 121. Avec les pièces 110 et 120 coopèrent des pièces de fixation et de renforcement
130 en métal perforé ayant la forme d'un U en section trans- versale. La pièce 120 est découpée en 122 pour recevoir les pièces 130 qui sont alors assujetties à la toile 110 et à la pièce 120, par exemple par une soudure effectuée aux points 131.
Avec les 'pièces 110 et 130 coopèrent des pièces d' adaptation 140 découpées en 141, et munies de rebords 142 et 143 et d'un élément transversal 144.Les éléments transver- saux 144 présentent des ouvertures taraudées 145 et des ouver- tures 146. Les pièces 140 sont reliées à la toile métallique 110 et aux pièces 130 par une brasure.
Par-dessus les pièces 110, 120, 130 et-140 est en- gagé un sac de toile de coton 150 de l'épaisseur et de la fi- nesse ou texture désirées.Le sac 150'est préférablement fer- mé initialement sur trois côtés* le quatrième 151 étant laissé ouvert de façon à permettre au sac- de recevoir la toile mé- tallique 110 et les pièces qui s'y rattachent. Quand la toile métallique 110 et les pièces qui s'y rattachent ont été intro- duites dans le sac 150 par l'extrémité 151. on replie la toile du sac à cette extrémité et on la coud fermement en place en formant un joint 152. - La partie 153 du sac 150 qui recouvre chacune des pièces 140 est perforée près des ouvertures 145.
Chaque élément filtrant 100 -présente une série de pièces de fixation 160 et 167. Dans le présent exemple, on
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préfère que seule la piècepe fixation 160 communique avec 1' intérieur de l'élément filtrant correspondant 100.Cette pièce
160 comprend la bride de 'base 161 présentant des trous à boulon 162 et l'orifice d'entrée 165 pour le filtrat';.. Avec la bride 161 fait corps une partie tubulaire 164 aboutissant à l'élément transversal 165.
L'élément 165 est muni d'un canal annulaire 166 recevant le filtrat. L'autre pièce de fixation 167 ne compor- te pas de canal récepteur d.e filtrat et sert simplement à supporter mécaniquement l'élément filtrant. Cependant, la piè- ce'167 pourrait être construite comme la: pièce 160.
Pour rendre le montage, le fonctionnement et le ré- glage commodes., une moitié des éléments filtrants. 100 délivrent préférablement le filtrat par une extrémité de la machiner et l'autre moitié d'éléments délivrent le filtrat par l'autre extrémité de la machine,Les extrémités de distribution et les extrémités fermées des éléments filtrants peuvent être dispo- sées de façon étagée. Les pièces de fixation 160 et 167 sant alors assujetties aux éléments filtrants correspondants à 1' aide de boulons 170 traversant les ouvertures 162 et les ou** vertures des éléments 155 de la toile filtrante'et pénétrant.: dans les ouvertures taraudées 145 des brides de fixation 140.
Les boulons 170 sont munis des têtes indiquées en 171.
A l'aide des pièces de montage 160 et 167, les é- léments filtrants sont assujettis au bâti 162 et en partie aux collecteurs. 67. Les collecteurs 67 sont munis de paires d'ou- vertures, communiquantes taraudées supérieures 200 et inférieu- res 201, lesquelles ouvertures vont en se rétrécissant légère- ment vers l'intérieur à partir des surfaces supérieure et in- férieure de l'élément transversal 202 du collecteur 67. On prévoit un petit élément tubulaire 203 comportant une extré- mité filetée conique inférieure 204. L'extrémité supérieure
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205 de l'élément 205 est filetée pour coopérer avec le tarau- dage d'un chapeau. 206. Des rondelles 207 sont préférablement prévues.
La partie centrale 208 du petit élément tubulaire 203 présente deux ouvertures-opposées 209 destinées à recevoir le filtrat passant de l'intérieur de l'élément filtrant dans le canal 166 de la pièce de fixation 160.
Avec l'ouverture 201 communique un tuyau 210 com- portant l'élément conique fileté supérieur 211. Il existe vingt-huit éléments filtrants 100 avec l'intérieur de chacun desquels communique une pièce de fixation 160; il existe vingt- huit tuyaux 210, dont quatorze d'un coté et quatorze de l'au- tre côté du bâti de supporta sept tuyaux de chaque jeu de qua- torze étant situés d'un côté et les sept autres de l'autre côté du bâti 62. Une pièce réglable 212 peut être prévue sur chaque tuyau 210 pour assurer l'étanchéité du joint entre ce tuyau et le collecteur 67.
Chaque élément d'arbre 61 présente une série de canaux transversaux 213. L'extrémité externe 215 de chaque ca- nal 213 est taraudée et légèrement conique pour coopérer avec la partie 216 de l'extrémité externe 214 du tuyau 210. Une pièce de fixation 217 est prévue à l'extrémité externe 214 du tuyau 210. Les canaux transversaux 213 sont étagés ou de-lon- gueurs différentes en allant de la surface à orifice externe de la partie interne de l'élément d'arbre d'arbre 61 vers l' intérieur.
Chaque élément d'arbre 61 est muni de moyens d' évacuation indépendants comprenant des moyens pour rendre visible une partie au moins du trajet ou chemin du filtrat dé- livré par chaque élément filtrant Chaque élément d'arbre pré- sente une série de conduits longitudinaux 218. Chaque conduit 218 constitue un des éléments d'une paire de conduits borgnes,
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l'autre conduit étant 219. Le conduit .21.9, est disposé trans versalement.
La communication'est établie entre les conduits
218 et 219 par une pièce de fixation 220 extérieure à chaque section d'arbre fil* La pièce 220 est constituée par un joint 221 ayant la forme d'un L, ce joint étant muni d'un obturateur
222 et comportant une extrémité inférieure 223 qui s'adapte dans l'élément de sortie 224 du conduit 218. L'extrémité 225 de la pièce en L 221 est munie d'un presse-étoupe réglable 226 recevant un tube ou pièce de verre à débit visible 227 à 1' aide duquel le passage de filtrat hors de chacun des éléments filtrants 100 est rendu visible. 228 désigne une pièce de fi- xation en forme de T dont 1.'extrémité inférieure 229 s'adapte dans la partie supérieure du conduit 219.
La partie transver- sale de la pièce 228 est munie d'un presse-étoupe réglable
230 qui reçoit l'extrémité restante du tube de verre 227. Le tube de verre 227 est supporté par un bras 222'porté par la surface externe de l'arbre 61 qui est muni à l'intérieur des paliers 55¯ d'un coussinet en acier 60' constituant une portée convenable pour l'élément d'arbre 61 et les pièces rotatives de la machine portées par cet élément.
Le filtrat sortant des éléments filtrants 100 en service passe par les extrémités inférieures-des conduits
219 dans le conduit de sortie commun 251 qui est constitué par une cavité de l'extrémité externe de chaque élément d'arbre
61. En quittant le conduit collecteur 231, le filtrat passe dans les tuyaux en L fixes 232. Ces tuyaux sont supportés par les montants 233 et sont munis de tuyaux pivotants 234. Les tuyaux à filtrat clair 235 aboutissent au réservoir à filtrat clair 236 et les tuyaux à filtrat trouble communiquent avec un réservoir à filtrat trouble.
Le fonctionnement de la machine peut être résumé
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'brièvement comme suit :la liqueur à filtrer, par exemple des jus sucrés contenant en suspension un agent de filtration tel que le Suchar, pénètre dans la machine par le tuyau d' alimentation 43, les obturateurs 41 et les tubulures d'admis- sion 38, 39 et 40.
Les obturateurs 222 qui règlent séparément et in- dépendamment la sortie de filtrat de chaque élément filtrant individuel 100 sont alors manoeuvrés de façon à permettre au filtrat de sortir de l'intérieur de la plupart des éléments filtrants 100. à l'exception de deux ou trois de ces éléments qui sont préférablement maintenus fermés pendant chaque cy- cle de filtration.
Il existe ainsi un groupe, comprenant la plupart des éléments filtrants 100, qui agit normalement de façon à délivrer du filtrat, et un autre groupe,qui ne compor- te que quelques-uns: de ces éléments (préférablement distri bues de façon égale parmi le groupe entier d'éléments filtrants 100 ) et qui, de préférence, n'est pas employé normalement pendant Le cycle principal de la filtration, mais seulement pour vider la-machine à la fin de ce 1 Cycle..
On fait alors tourner les éléments d'arbre 61. Un de ces éléments peut porter un pignon hélicoïdal 257 qui en- grène avec une vis sans fin 238 portée par un arbre moteur 259 qui porte aussi une poulie 240 actionnée par une courroie 241.
La rotation des éléments d'arbre 61 et des éléments fil- trants 100, généralement à une vitesse relativement faible, par exemple deux à dix tours par minute, à travers la liqueur à filtrer, a pour effet de faire passer cette liqueur sous près- ! sion à l'intérieur des éléments filtrants en service 100 d'une manière uniforme et en produisant un dépôt par conséquent uniforme de l'agent filtrant tel que le Suchar sur les surfaces filtrantes*
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Du filtrat clair sortira ainsi de l'intérieur de chaque élément filtrant 100 et passera par sa pièce d'évacua- tion 167 et par 1'ouverture communicante du collecteur 67 dans et à travers le tuyau correspondant 210 pour pénétrer dans le conduit longitudinal correspondant 218 et, par suite,
dans la pièce de fixation externe 220. qui est commandée par un obtu- rateur et qui rend visible le débit du filtrat sortant de cha- que élément filtrant. Pendant la sortie du filtrat, une cir- culation constante de la liqueur à filtrer, contenant en sus- pension l'agent filtrant tel que le Suchar, s'effectue de la façon suivante :en quittant l'intérieur de l'enveloppe 10, la liqueur traverse les conduits 36 munis des obturateurs 37 pénètre dans le réservoir à liqueur à filtrer et revient en- suite par le tuyau d'alimentation43 à la machine à filtrer.
Dans le cas où l'un des éléments filtrants 100 de- viendrait défectueux, l'état du filtrat passant à travers la pièce de verre à débit visible 227 indiquerait aussitôt lequel des éléments filtrants est détérioré. A cet effet, chacun des éléments peut porter un nombre correspondant à un nombre analogue de la pièce de fixation correspondante 220. De cette façon, si l'on constata qu'une pièce 220 portant le nombre .lA. débite un filtrat trouble par son tube à débit visible 227, on saura que l'élément filtrant 13 est défectueux.
En manoeuvrant immédiatement l'obturateur 222 correspondant à l'élément filtrant défectueux portant le nombre 13, on pourra isoler cet élément défectueux des autres jusqu'à ce que le cycle envisagé de l'opération de filtration ait été terminé; on pourra ensuite remplacer l'élément filtrant défectueux par un autre en bon état.
De plus, dès qu'on constate qu'un fil- trat trouble est délivré par la machine, et même avant que l'élément filtrant défectueux ait été isolé des autres, on peut faire pivoter le tuyau pivotant 234 à l'écart /de la po- sition dans laquelle il délivrait du filtrat limpide par le
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tuyau à filtrat limpide 235 dans le réservoir à filtrat lim- pide 236 pour l'amener à une position dans laquelle il dé- livrera du filtrat trouble par le tuyau à filtrat trouble dans le réservoir à filtrat trouble.
A la fin du cyble de l'opération de filtration, on peut facilement remplacer l'élément filtrant défectueux 100 par un élément filtrant parfait. A cet effet, il suffit d'enlever le chapeau taraudé 206 prévu à chacune des extrémi- tés de l'élément filtrant pour enlever les petites sections de tuyau correspondantes 203. On peut alors enlever l'élément filtrant en bloc sans déranger aucun des autres éléments fonc- tionnant convenablement. La pièce de fixation 167 située à l'extrémité de l'élément filtrant opposée à la pièce de fixa- tion 160 est également munie d'un chapeau taraudé 205' et d'une petite section de tube 205' qui ne présente pas d'ou- verture de sortie de filtrat, de sorte que cette extrémité de l'élément filtrant est fermée et ne permet pas la sortie du filtrat.
Quand le cycle de filtration qui vient d'être dé- crit est terminé, ce qui est déterminé par l'état d'épuise- ment de l'agent filtrante il faut nettoyer la machine. Dans l'entrepemps, les conduits d'échappement 36 ont été obturés pour arrêter la circulation des liqueurs de filtre.
On isole alors le groupe d'éléments filtrants 100 qui a été employé pendant le cycle précédent de la filtration, et l'on fait communiquer le groupe des éléments filtrants non employés avec le circuit de filtration général. En même temps, par la manoeuvre des obturateurs 41. on coupe la communication entre les conduits d'admission de liqueur à filtrer avec le tuyau d'alimentation 43.
On délivre ensuite de l'air sous pression à l'intérieur de la machine pour refouler rapidement
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le résidu, de liqueur que renferme la machine à travers les é- léments filtrants non utilisés, et par conséquent très poreux, du groupe non utilisé d'éléments filtrants.On admet ensuite à la machine par les conduits. 38, 39 et 40, en manoeuvrant les obturateurs 41, une quantité, convenable de liqueur de la- vage, par exemple de T'eau chaudeLe niveau de l'eau chaude est préférablement maintenu, au tiers ou au quart environ de la hauteur de l'enveloppe 10.
On admet alors de la vapeur vi- ve par les tuyères 45 commandées par les obturateurs 36 de façon que cette vapeur entre directement en contact avec l'eau chaude que renferme la cuve, ce qui porte cette eau à la tem- pérature d'ébullition.
La rotation des éléments filtrants, rotation qui a été arrêtée temporairement à l'échèvement du cycle de fil- tration décrit ci-dessus, est alors recommencée, mais de pré- férence à une vitesse beaucoup plus grande qui est maintenue pendant la filtration normale, sait d'environ 10 à 75 ou en- viron 25 tours par minuteOn fai't alors passer une liqueur de lavage,, de préférence de l'eau chaude, à travers les éléments filtrants dans un sens opposé au sens du- courant normal à travers les dits éléments, les courants de liqueur de lavage étant commandés individuellement à l'aide de robinets 222 as- sociés à chaque élément filtrante Le courant d'eau chaude tra- versant les éléments filtrants a pour effet de gonfler chacun de ces éléments et, par cette action,
de détacher la majeure partie du tourteau ou dépôt qui s'est accumulé sur les surfa- ces des dits éléments pendant la filtration. En même temps, les conduits d'admission 38, 39 et 40, qui se comportent main- tenant à la façon de conduits, de sortie* sont mis en communi- cation par les robients 41 avec le tuyau pivotant 44pour é- vacuer le charbon utilisé.. soit en vue de le ramener au sys-
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terne, soit. en vue de l'envoyer un régénérateur pour le ren- dre de nouveau actif s'il est épuisé. Pendant cette opération, le robinet commandant l'alimentation de liqueur à filtrer est évidemment fermé.
Les éléments filtrants, continuent à recevoir un mouvement de rotation, et l'eau chaude continue à être envoyée à travers les éléments filtrants en sens inverse du sens nor- mal jusqu'à ce que le lavage ait été terminé. Etant donné que chaque élément filtrant est muni d'une paroi filtrante sur toute sa surface y compris les. bords. èt la périphérie, le cou- rant d'eau chaude envoyé à travers- les éléments filtrants en sens inverse du sens normal a pour effet de nettoyer les éléments filtrants, même sur leurs bords Cette action et la présence d'eau bouillante au fond de l'enveloppe 10 dans la- quelle tournent les éléments filtrants rendent le nettoyage très rapide et très efficace. Le nettoyage une fois terminé, on peut manoeuvrer de nouveau les obturateurs et recommencer la. filtration.
Résumé a
1 Un élément filtrant creux, de préférence de for- mesensiblement rectangulaires, cet élément étant caractérisé par le fait qu'il est muni d'une série de pièces, de fixation qui sont préférablement dispos.ées latéralement et dont 1' une au moins communique avec l'intérieur de l'élément; cet élé- ment filtrant pouvant, en outre, être' caractérisé par le fait que la pièce de fixation,qui'communique avec l'intérieur de l'élément est munie de son obturateur particulier et comporte aussi de préférence des moyens, disposés extérieurement, pour rendre visible le débit du filtrat sortant du dit élément.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.