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Filtre - presse à tubes filtrants .
La présente invention est relative aux filtres-presses comportant un grand nombre de tubes filtrants en forme de bougies disposés dans un récipient à pression vertical, et au mode de service de ces filtres-presses. Le liquide à filtrer contenant des boues en suspension (liquide brut) traverse les parois filtrantes du dehors en dedans, et le liquide filtré (liquide clair) s'écoule par l'extrémité ou- verte des tubes dans une conduite raccordée au filtre, tan - dis que les matières solides en suspension restent adhéren- tes à la surface extérieure des tubes filtrants et sont détachées périodiquement par de l'air comprimé à action d' arrachement et enlevées de la presse.
Les filtres-presses à tubes filtrants verticaux qui. ont été employés jusqu'ici présentent, par suite de leur construction et de leur mode de fonctionnement, divers
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inconvénients ; en particulier, les gâteaux se forment iné - gaiement sur les tubes filtrants, et des fragments de gâ - teaux plus épais se détachent prématurément par endroits, tandis que d'autres fragmenta de gâteaux ne sont pas enlevés , lors de l'admission de l'air comprimé.La présente invention évite ces inconvénients et permet, par l'emploi d'un mouve - ment de liquide de préférence ascendant baignant longitudina- lement et uniformément les tubes filtrants, la formation de - gâteaux d'épaisseur uniforme qui ne sont rejetés,
oomme mas- se en forme d'écailles ayant une faible teneur en humidité, que lorsqu'ils ont atteint une épaisseur de 15-30 mm., après l'évacuation du liquide brut se trouvant dans le récipient et le rabattement du fond du dit récipient. De même, lorsqu' a lieu le lavage de la surface des tubes filtrants, ceux-ci sont baignés uniformément de toutes parts. La presse d'après l'invention est une presse à grande capacité et est destinéè à clarifier de grandes quantités de liquide fortement char - gées de matières solides ou à en séparer les matières solides qu'elles renferment, lesquelles sont expulsées de la presse périodiquement.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'invention.
La fig.l est une coupe verticale de la presse dans la direction des canaux transversaux supérieurs 15, suivant la ligne A - B de la fig.3.
La fig.2 est une coupe verticale, perpendiculaire à celle de la fig.l, de la partie supérieure de la presse sui - vant la ligne C - D de la fig.3.
La fig.3 est une coupe horizontale de la presse au - dessus de la cloison porte-tubes 9 , suivant la ligne 3 - F de la fig.2.
La fig.4 est une coupe horizontale de la presse à mi - hauteur, suivant la ligne G - H de la fig.l.
La fig.5 est une vue de dessous de la presse ou de son
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fond rabattable 5.
La fig.6 est une coupe longitudinale d'un tube filtrant.
La fig.7 est une coupe transversale d'un tube filtrant suivant la ligne K -L de la fig.6.
La fig.8 est une coupe longitudinale d'un anneau filtrant.
Le filtre-presse consiste en un récipient vertical 1 ayant, par exemple,2.50- 3 m. de hauteur et 1,60 m. de dia - mètre, à l'intérieur duquel sont suspendus un grand nombre de tubes filtrants ou bougies filtrantes, par exemple 60, fermés à leur extrémité libre et mesurant, par exemple, 2 m. de long et 120 mm. de diamètre extérieur. D'après l'invention, le liquide brut est conduit parallèlement aux tubes filtrants 2, arrive au récipient 1 par un tuyau courbé 3 et un orifice axial 4 du fond conique 5 et est distribué également sur toute la section du récipient par une plaque distributrice 7 possédant des trous de traversée 6.
Les tubes filtrants 2 en forme de bougies, au lieu d' être fixés au couvercle 8 du récipient, le sont à une cloison 9 se trouvant en-dessous de ce couvercle et possédant des trous de traversée 10 pour le liquide brut. Ces trous de traversée permettent un courant de passage du liquide brut uniformément réparti à travers l'appareil entier et parallèle aux tubes filtrants et ont pour effet, du fait que la pression de liqui- de venant de l'espace 11 agit aussi sur la face supérieure de la cloison porte-tubes 9 , de décharger la cloison porte-tubes de la pression de service de la presse allant jusqu'à 6 at - mosphères environ.
Une conduite 12 partant axialement du som - met du couvercle 8 et pourvue d'une soupape de réglage 13 laisse retourner constamment du liquide brut vers la cuve à liquide brut pendant le filtrage et maintient le liquide brut en mouvement dans le récipient 1 de telle manière qu'il ne se produise pas de séparation des matières spécifiquement plus lourdes d'avec les matières plus légères et que la formation des gâteaux ait lieu en un mélange uniforme sur toute la
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longueur des tubes filtrants.
Les tubes filtrants 2 sont disposés en rangées parallèles par exemple cinq rangées I -V (fig.3) A chaque rangée de tu- bes filtrants correspond un canal transversal 15 recevant le liquide clair des tubes filtrants par des orifices d'écoulé - ment 14 et conduisant vers le côté. Entre ces canaux trans - versaux 15 se trouvent, au milieu de l'intervalle compris en- tre les tubes voisins, les trous de traversée 10 fournissant un débouché à une partie du liquide brut. Sur le même axe que les trous de traversée 10 se trouvent les trous de traversée 6 de la plaque distributrice 7 montée devant les tubes fil - trants 2. Tous les canaux transversaux 15 sont raccordés, à l'extérieur du récipient 1, à une conduite commune 17 possé - dant une soupape d'arrêt 16.
Dans la conduite collectrice 17 débouche une conduite à air comprimé pourvue d'une soupape d'arrêt 19.
De la conduite à air comprimé 18 , un tuyau d'embranché - ment 18' pourvu d'une soupape d'arrêt 51 va à la conduite de couvercle supérieur 12, et un tuyau d'embranchement 18" pour- vu d'une soupape d'arrêt 52 conduit au tuyau de fond inféri - eur 3-3.
Les tubes filtrants 2 sont constitués,de la manière con- nue, par un corps filtrant tubulaire extérieur composé de rondelles superposées, et par un tube-support intérieur 21 en f er ou autre métal possédant un collet d'appui 22 près de son extrémité supérieure et un écrou de fermeture et de serrage 23 , en forme de chapeau, à son extrémité inférieure. Les tu - bes filtrants 2 se fixent dans la cloison porte-tubes 9 par un écrou 20 en forme de chapeau.
Pour donner aux tubes filtrants la résistance plus gran- de nécessaire contre la pression intérieure, les rondelles filtrantes sont, d'après l'invention, établies sous forme d' anneaux solides 25 (fig.8 ) en une matière pierreuse et poreuse
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(quarts, farine fossile ou kieselguhr, carbure de silicium (carborundum) ou autres matières analogues) ou en un mélange des matières citées ou autres analogues et déchargées par des rond.elles ou anneaux en matière résistante supportant de hau- tes tensions.
Des armatures qui ont fait leurs preuves sont formées de rondelles minces 26 en celluloïd de 0,3 à 1 mm. d'épaisseur (fig.8 ), qui ont été plongées dans une solution de oelluloid et ont été ensuite pressées à chaud sur les surfaces frontales des anneaux filtrants. Au lieu de rondellès en celluloïd, on peut aussi appliquer par pression des rondelles d'ébonite, de bakélite, de pertinax, ou bien on peut projeter de l'émail ou du métal ; on peut, en général, employer des matières ré - sistantes capables de pénétrer dans les pores de surface de la matière filtrante sous l'action de la chaleur et de la pres - sion et acquièrent une puissance de prise lors du refroidis - sement.
En cas de corps filtrants à pores très petits, on crée artificiellement des renfoncements en rendant rugueuses les surfaces frontales des anneaux filtrants ; la matière de renforcement pénètre alors dans ces renfoncements à la maniè- re de racines.
On peut aussi placer dans les anneaux filtrants, donc lors de l'introduction de la matière filtrante dans le moule, des rondelles ou bagues minces et résistantes, lesquelles sont recouvertes d'un fondant, tel que le verre, l'émail ou autres analogues, de 1 à 2 mm. d'épaisseur et se lient inti - mement à la matière filtrante pendant la cuisson, sous l'ac - tion de ce fondant, ou consistent entièrement en un fondant résistant, par exemple en verre, ébonite, bakelite,etc.
Une autre caractéristique des tubes filtrants consiste en ce que le tube-support intérieur ne possède pas, à portée de la paroi céramique filtrante, d'orifices de traversée pour le liquide clair qui s'écoule et pour l'air comprimé servant au nettoyage du.filtre. Le passage du liquide clair ou de l'air
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comprimé à action d'arrachement a lieu, au contraire, à tra - vers des trous 30 se trouvant à l'extrémité inférieure du tu- be-support, dans une chambre spéciale 29 prolongeant vers le bas l'espace annulaire 28 compris entre le corps filtrant et le tube-support, cette chambre étant faite en métal, ébonite ou toute autre matière résistante et supportant de fortes pressions et chocs de l'air comprimé sans subir aucun change - ment de forme.
Les chocs de l'air comprimé sont reçus et brisés par la paroi rigide de la chambre 29 , et la direction du courant d'air comprimé est déviée dans la direction du tube et, par conséquent, tangentiellement à la surface inté- rieure du filtre. L'extrémité supérieure de la chambre 29 est maintenue en position oentrale par de courtes barrettes métal- liques 31 fixées au tube-support.
Les anneaux filtrants 25 sont appuyés contre le tube- support intérieur 21 par des bavettes longitudinales élasti - ques 33 en caoutchouc etc., insérées dans des supports en forme de rainures fixés au tube-support (fig.7) Entre les anneaux filtrants 25 ou entre des séries de plusieurs anneaux filtrants sont encore intercalées, à des intervalles d'environ 40 mm. au maximum, de minces rondelles élastiques en klingerit, caoutchouc etc. (non représentées). Le montage élastique des anneaux filtrants confère aux bougies filtrantes une certaine élasticité intérieure et réduit donc l'effort que subit la matière filtrante, lors du lavage extérieur des tubes, par suite des oscillations latérales.
Pour permettre d'évacuer de la presse, à la fin d'une période de travail, la matière des gâteaux qui ont été déta - chés, le fond 5 du récipient est établi-à rabattement et pour- vu d'un dispositif de fermeture connu en soi. A l'enveloppe 1 de la presse est fixé un bras-support 38 auquel sont artiou - lés deux leviers à deux bras 39. Sur l'extrémité intérieure de ces leviers 39 peut osciller le fond 5 de la presse, et 1' extrémité extérieure porte un contrepoids non figuré.
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L'oscillation du fond sur les bras-supports oscillants 39 est étroitement limitée par une traverse 40 reliant les deux bras et traversant à jeu libre un oeil 42 du fond 5.
La fermeture du fond 5 est opérée, en coopération avec une garniture d'étanchéité se trouvant dans les brides de jonc- tion, par un anneau tournant 45, dans la denture à ba@onettes duquel s'introduisent les dents 47 se trouvant sur le bord du fond 5. La pression d'appui du fond contre le récipient est fournie par les coins 48 se trouvant sur l'anneau de verrouil- lage et mus par quatre cylindres à pression hydraulique 49 à piston à double trajet, en coopération avec des organes inter - médiaires appropriés.
D'après l'invention, la communication entre la conduite d'amenée du liquide brut et la presse est établie de telle manière que l'ouverture et la fermeture du fond rabattable 5 interrompe ou rétablisse d'abord aussi la communication citée ci-dessus. Dans ce but, la dernière partie de la conduite.d' amenée est, conformément à la fig.l, établie en forme d'U, partagée à hauteur de l'interstice du,fond et pourvue,à 1' endroit de partage, de brides 43 et 44 dont l'une possède une bague de garniture insérée et l'autre un ressort saillant s'ap- puyant contre la bague de garniture.
La partie inférieure 3 en forme d'U du tuyau est fixée rigidement au fond 5 de la presse et participe à ses mouvements ; la partie supérieure 3' est fixée à l'enveloppe immobile de la presse et sert d'organe de raccordement pour diverses conduites à relier au tuyau de fond 3, telles que la conduite 54 pourvue de la soupape d'arrêt 55, la conduite 56 pourvue de la soupape d'arrêt 57, la conduite 58 pourvue de la soupape d'arrêt 59, la conduite 60 pourvue de la soupape d'arrêt 61 et la conduite 18" pourvue de là soupape d'arrêt 52. En même temps qu'on ferme la presse, la fermeture à coins du fond de presse, agissant dans le sens axial, produit aussi la pression d'appui nécessaire dans la jonction à brides 43-44.
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Le mode de fonctionnement et de service du filtre-presse d'après l'invention est essentiellement le suivant : Pendant le filtrage, la soupape d'arrêt 16 de la conduite d'écoulement 17 pour le liquide clair (fig.l) est ouverte et la soupape à air comprimé 19 est fermée. Le liquide brut se trouvant dans le récipient 1 filtre à travers les tubes filtrants 2, et s'é- coule comme liquide clair par les tubes-supports intérieurs 21, les canaux transversaux 15 et la conduite 17 en passant par la soupape 16. En outre, du liquide brut, non-filtre, retourne à la cuve à liquide brut, par la conduite de couvercle 12, dans la mesure où est ouverte la soupape 13 se trouvant dans cette conduite, conformément à son réglage adapté à la nature du liquide brut.
Lorsque les gâteaux ont atteint une épaisseur de 15-30 mm., on évacue d'abord le liquide brut du récipient 1. Dans ce but, la soupape 13 étant fermée, on fait entrer de l'air comprimé dans le récipient 1 par la conduite à air comprimé 18' et le tuyau de couvercle 12 ; cet air comprimé refoule vers la cuve à liquide brut, par la conduite 3, 3', 57, le liquide brut se trouvant dans le récipient. Cet air comprimé pénètre aussi, à travers les gâteaux et les corps filtrants poreux, dans les tu- bes 2 et refoule le liquide clair qu'ils renferment par les tubes-supports intérieurs 21, les canaux transversaux 15 et la conduite à liquide filtré 17.
Lorsqu'on passe du -filtrage à la vidange du récipient 1, on maintient constamment une pres - sion dans le récipient aussi longtemps que du liquide brut se trouve encore dans celui-ci, afin d'empêcher la chute des gâ - t eaux.
Lorsque tout le liquide brut a été évacué du récipient, on déverrouille et on rabat son fond, on ferme la soupape 16 de la conduite à liquide filtré 17 et on ouvre la soupape d' arrêt 19 de la conduite à air comprimé 18. L'air comprimé s' écoule par la conduite 17, les canaux transversaux 15 et les tubes-supports 21 dans les tubes filtrants 2, traverse les
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@ parois filtrantes vers l'extérieur, détache les gâteaux adhé - rents et les déchire, de sorte que toute la masse des gâteaux tombe et quitte la presse par le fond ouvert. On relève ensuite le fond 5 à sa position de fermeture et on le verrouille, on admet de nouveau du liquide brut par la conduite 55, 3', 3, et on continue à filtrer.
Si les gâteaux adhérents aux tubes filtrants doivent être lavés par de l'eau ou par un autre liquide, on pompe du liquide de lavage par la conduite 58 et le tuyau de fond 3, après 1' évacuation du liquide brut, en conservant une pression d'air, et le lavage s'accomplit de la même manière que le filtrage.
Lorsque le lavage est terminé, le liquide de lavage se trouvant dans le récipient 1 est refoulé dans son réservoir.
Pour maintenir les tubes filtrants en bon état de service, il est nécessaire de les nettoyer fréquemment. Cela a lieu en partie après chaque opération du fait que de l'air comprimé est admis brusquement dans les tubes filtrants et détache les gâteaux qui adhèrent extérieurement aux tubes. En outre, après plusieurs heures de service, on effectue, pendant 5 -10 minutes, un lavage de la surface extérieure des tubes filtrants.
A cet effet, on admet de l'eau de lavage dans le récipient 1 par une conduite 60 et le tuyau de fond 3' , 3, ensuite de quoi, la soupape 16 étant fermée, on introduit de l'air comprimé par la conduite 18" et le tuyau 3', 3 ; cet air comprimé est unifor - mément réparti entre les intervalles des tubes par la plaque distributrice perforée 7, s'élance vers le haut, communique à l'eau de lavage un mouvement tourbillonnant et libère ainsi les tubes filtrants des matières qui y adhèrent fortement. En même temps, on admet ou on peut admettre brusquement de l'air compri- mé dans les tubes filtrants 2 par la conduite 18, afin d'expul- ser des pores des corps filtrants, pendant la présence extéri - eure d'eau, les particules de boues qui seraient logées dans ces pores.
L'air s'échappe sans pression vers l'extérieur par les trous 10 de la cloison supérieure et la conduite de couvercle 12