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" Perfectionnements relatifs aux filtres ou épaississeurs"
La présente invention est relative aux filtres et plus particulièrement aux appareils épaississeurs ,tels que ceux employés, par exemple, pour épaissir les boues et les dépôts obtenus dans les procédés miniers ou autres procédés industriels. L'invention se rapporte à l'appareil destiné à filtrer ces boues et à former un gâteau homogè- ne de matière solide, d'une manière aatisfaisante et oon- cerne aussi les moyens pour enlever ou évaouer le gâteau des éléments filtrants.
On sait déjà que pour former un gâteau approprié et pour obtenir également par la suite un lavage bien régulier de ce gâteau, certaines conditions doivent être remplies, autant que les procédés industriels le permettent. En pre- mier lieu le pourcentage de solides dans la matière intro-
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duite doit être aussi élevé qu'il est possible pratique- ment, car s'il en était autrement, une oouohe mince de so- lides de petites dimensions serait susceptible de pénétrer dans le tissu de filtre de façon à rendre rapidement la oouohe imperméable, ce qui rendrait rapidement impossible la filtration sur une base éoonomique et abaisserait le débit aussi bien exprimé en fonotion de la vitesse de formation du gâteau que de la production du filtrat, ce qui est tout aussi important.
Le gâteau déposé sur le tissu du filtre doit être homogène par rapport à la dimension des partiou- les déposées sur les différentes parties de la surface fil- trante. Ainsi, si on laisse les plus grosses particules desoendre et se déposer à la partie inférieure de la surfa- oe filtrante pour former un gâteau sur oelle-oi,les parties les moins perméables se déposent à la partie supérieure de la surface filtrante et forment un gâteau mince. Il en ré- sulte un gâteau qui ne présente pas une résistanoe uniforme au passage du liquide et qui ne peut par conséquent être lavé uniformément, De plus, le tissu du filtre ne trouve pas dans de bonnes conditions pour déoharger le gâteau, pour le nettoyage, ni pour la réoeption du gâteau suivant.
Le principal but de la présente invention oonsiste à éviter ces inoonvénients, à permettre la formation d'un gâteau uni- forme et l'enlèvement rapide de oelui-oi du tissu filtrant, lorsqu'on le désire.
L'invention comprend dono un filtre oonstruit aveo un ou plusieurs éléments munis d'un tissu-filtre ou matière filtrante analogue, qui est monté sur un support souple ou élastique de façon à être susceptible de oéder sous une différenoe de pression sur ses deux oôtés,mais lequel est également susceptible de revenir élastiquement,lorsque les pressions sont égalisées ou inversées. cette action est uti- lisée pour permettre au gâteau formé sur le tissu filtre ou
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autre matière, d'être évaoué automatiquement lorsqu'on le désire au dessous de la surfaoe de l'eau ou autre liquide de la matière à traiter introduite.
Le fléohissementlastique du support et son retour également élastique font que la surface du tissu filtre demeure " aotive " pendant la fil- tration et pendant l'évacuation du gâteau de filtration. Il en résulte que pendant la filtration toutes les liaisons entre, le gâteau et la surface du tissu-filtre sont continuellement brisées de telle sorte que le gâteau se forme aveo une tex- ture ouverte, ne tend pas à devenir imperméable et se trou- ve par conséquent dans une condition dans laquelle il peut plus faoilement être enlevé ou évaoué qu'il ne se serait autrement.
En outre, pendant cette opération,non seulement le gâteau est évaoué très rapidement et facilement,mais lorsque l'opération est complètement aohevée, la surface du tissu-filtre est dans des oonditions particulièrement favo- rables et très propre même lorsqu'on la touohe aveo les doigts ; elle se trouve dono dans d'excellentes conditions pour reoevoir le gâteau de filtration suivant. De telles conditions ne peuvent être obtenues par d'autres prooédés d'évacuation tel que par exemple celui consistant à appli- quer une certaine pression à l'intérieur d'un élément de filtre fenné, de façon à gonfler ou faire saillir vers l'extérieur le tissu filtre.
L'évacuation du gâteau peut être opérée de façon très effioaoe en exposant la surface, qui était soumise à une piession réduite pendant la filtration,à l'action de l'eau ou d'un autre liquide soumis à une pression légèrement supé- rieure à oelle de la faoe opposée. L'eau ou l'autre liquide peut ainsi filtrer ou suinter lentement à travers le tissu- filtre sans passer à travers rapidement,et le dit liquide effeotue ainsi une action lubréfiante effioaoe à la surfa- oe du tissu sur lequel le gâteau est déposé, en aidant ce
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dernier à glisser nettement, lorsque ces conditions d' éva- ouation sont remplies. Cette action lubréfiante est naturel- lement très effioaoe, lorsqu'elle est employée an oombinai- son aveo l'aotion élastique du support souple, conformé- ment à la présente invention.
Le ou les éléments filtrants, possédant les caracté- ristiques mentionnés oi-dessus, peuvent être montés dans un bac auquel est amenée la matière à filtrer, et de préfé- renoe la différence de pression peut être réalisée en bran- chant l'intérieur des éléments fermés à une pompe aspiran- te ou à d'autres moyens pour produire une réduction de pression à l'intérieur des élénents. La matière à filtrer est constamment agitée pendant la filtration au moyen d'un dispositif agitateur , tel qu'une palette ou lame tournan- te qui agit juste pour oonserver en état homogène la pulpe ou boue formant la matière à filtrer, tout en laissant en même temps au-dessous du dispositif agitateur une zone pratiquement calme, de matière épaissie, omtenant le gâ- teau évacué de l'élément de filtre,
laquelle matière peut être évaouée du bac de toute manière appropriée. La matière @x épaissie à la base, juste au-dessus de l'orifioe d'éva- ouation peut être brisée par des lames qui peuvent être montées sur le même arbre que la palette de l'agitateur.
Il est possible que par suite de l'agitation ,des fragments du gâteau déposé sur la surface filtrante soient enlevés ou entraînés par le liquide ; lamesure dans laquelle oelà se produit est naturellement proportionnelle à la vitesse du mouvement de la matière à filtrer et dans une certaine mesure,inversement proportionnelle à la différence de pres- sion entre les deux cotés de la surface filtrante. Cet en- lèvement ou entraînement du gâteau par le liquide constitue un avantage, car étant donné que le liquide qui était au préalable effectivement en liaison avec lui est déjà passé
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à travers la surface filtrante il n'y a pas d'inconvénients à ce que la totalité ou une partie du gâteau se détache s'il le peut.
Le bac peut avantageusement présenter une forme oylin- drique à sa partie supérieure et une forme conique à la base et le mécanisa agitateur peut comprendre une petite palette ou lame, placée à la partie supérieure de la partie oonique et montée sur un arbre vertical, entraîné de façon continue à une faible vitesse, laquelle dépend du diamètre ou de la seotion du bac de filtration.
Pendant l'évacuation du gâteau, il est préférable de supprimer le vide à l'intérieur de l'élénent et d'admettre l'eau à l'inférieur sous pression trèsfaible, par exemple sous une hauteur de 30 cm. En dehors du perfectionnement réalisé dans l'évacuation du gâteau, comparativement aux méthodes déjà proposées, d'après lesquelles une pression oon- sidérable d'eau ou d'air est appliquée à l'intérieur du ou des éléments filtrants, grâce à l'invention, on ne risque pas de orever le tissu-filtre et il n'est pas nécessaire d'attacher ou de fixer la surface extérieure du tissu- filtre.
En outre, comme il a déjà été indiqué, le tissu-fil- tre est maintenu parfaitement propre paroe que le retour élas- tique du support maintient le tissu " aotif " ,ou en d'autres mots, engendre une sorte d'action de frottement à l'inté- rieur du tissu et pendant le temps auquel les pressions sont égalisées, lorsqu'il y@a une légère filtration du liquide clair à travers le tissu, vers l'extérieur.
Bien qu'un exemple de la valeur à adopter pour la hauteur du liquide, afin d'assurer ce suintement à travers le tissu et le glissement complet du gâteau, ait été indiqué oi-dessus, la hauteur de l'eau employée pour obtenir le meilleur résultat varie principalement suivant le tissage plus ou moins serré du tissu-filtre.
On a oonstaté cependant
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que la hauteur nécessaire est généralement si faible qu'elle peut à peine être considérée industriellement oomne une pression interne et la quantité de liquide clair ou d'eau qui suinte effectivement à travers le tissu est si faible qu'elle est pratiquement négligeable. Si, en raison de l'emploi de toile tissée plus serrée, ou d'autre oause,par exemple la formation d'un gâteau de consistance presque colloïdale, on emploie une hauteur supérieure à oelle men- tionnée, il n'en résulte auoun inconvénient, mais la filtra - tion du liquide une fois oomnenoée,
est naturellanent plus rapide et l'on peut réduire au minimum le temps réservé à cette opération et à l'évacuation finale du gâteau .On peut avantageusement produire cette égalisation de pression et la faible pression positive à l'intérieur de l'élément filtrant, sans arrêter ou ooupea pompe aspirante, le oô- té aspiration de la pompe étant branohé à une alimentation d'eau ou d'autre liquide en excès sur celui que la pompe peut aspirer, aveo le résultat que l'excès requis pour l'alimentation d'eau et la pression est formé à l'intérieur de l'élément du filtre. Une forme très simple de commande mécanique par soupape peut alors être employée.
Pour que l'invention soit mieux comprise et puisse être plus facilement exéoutée, quelques exemples de filtres conformes à l'invention seront décrits plus en détail, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une élévation schématique d'un bac de filtration oontenant deux des nouveaux éléments du fil- tre.
La figure 2 est une vue en élévation en coupe centrale à plus grande éohelle, d'une forme du nouvel élément de fil- tre.
La figure 3 est une coupe horizontale de ce dernier suivant la ligne III-III de la figure 2.
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La figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante de oonstruotion et
La figure 5 est une coupe horizontale suivant la ligne V-V de la figure 4.
On voit d'après la figure 1 un bac de filtration, dant la partie supérieure 1 est cylindrique et ayant 0 m.60 de diamètre sur 0 m. 60 de hauteur. La partie inférieure se compose d'un récipient oonique 2. Deux éléments de filtre 3 sont représentés suspendus dans le bac auquel la matière à filtrer est amenée par dessus le bord supérieur , sous une vitesse réglée par tous moyens appropriés, de telle sorte que le niveau de la matière contenue dans le bac est maintenu approximativement constant. L'intérieur de chacun des éléments 3 est en communication, au moyen d'un tuyau 4, aveo le distributeur d'une pompe aspirante.
Dans ces oonditions, la pression à l'intérieur des éléments 3 est inférieure à la pression extérieure, de telle sorte que du liquide clair est entraîné à travers le tissu filtre et évaoué par le tuyau 4 et qu'un gâteau de matière solide est formé à la surface extérieure du tissu filtre. Afin d'assu- rer que ce gâteau se dépose uniformément, on prévoit un agitateur, consistant en une palette ou lame 5, montée sur un arbre vertical 6, entraîné à une vitesse relativement réduite et telle qu'elle suffise à maintenir homogène la matière à filtrer dans le bac 1. Ainsi qu'on le voit sur la figure 1, la palette 5 est placée près du sommet du réoi- pient conique 2, de telle sorte qu'elle n'ait pas d'action sur la matière qui se tm uve à la partie inférieure de ce réoipient.
La matière épaissie, qui se rassemble ainsi à la partie inférieure dédia partie 2, peut être enlevée par tous moyens appropriés, par exemple, par un tuyau de vi- dange 7. La vidange peut être commandée par une pompe à oourse variable ou moyens analogues, de telle sorte que la
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vitesse de la vidange et par suite la densité de la pulpe épaissie peut être réglée. Deux lames 8 et 9, perpendioulai- res, sont prévues pour couper et relâoher la matière qui se rassemble à la base et la distribution au tuyau 7 est maintenue libre, s'il le faut par un prolongement oarré 10 de l'arbre 6, faisant saillie à la base dans le distributeur du tuyau 7.
Les figures 2 et 3 représentent en détail une forme d'élément filtran t . Ce dernier possède un noyau composé de quatre segments 11, lesquels oomme on le voit sont en bois, mais peuvent être établis en toute autre matière possé- dant la résistance néoessaire, telle que 1'bonite ou bien, on peut même employer des segments creux en fer, lorsqu'on filtre une matière qui n'attaque pas le fer. Ces segments 11, formant le noyau, sont rainurés oiroulairement à l'exté- rieur en 12 et présentent également des canaux longitudinaux 13.
En outre, les segments sont légèrement écartés le s uns des autres, oomme représenté, par de petits coins 14, de tel- le sorte que la diminution de pression engendrée au centre peut être transmise rapidement à leurs surfaces extérieu- res. Naturellement, il n'est pas indispensable que les seg- ments soient séparés mais lorsqu'ils le sont, ils doivent présenter d'un bout à l'autre des passages radiaux, Inté- rieurement, les segments sont perforés ooniquement au sommet et à la base, ainsi qu'on le voit en 15, et le tuyau d'aspi- ration tonnant le prolongement du tuyau 4 pénètre à l'inté- rieur de ces segments et se prolonge jusqu'à la base. Pour que l'aspiration soit effeotive, le tuyau prolongé 16 est coupé à la base ou taillé en biseau en 17 et sa partie infé- rieure présente un petit nombre d'orifices 18.
En outre,un oertain nombre de petits orifices 19 sont prévus à la partie supérieure du tuyau 16, paur empêoher l'ooolusion d'air au sommet de l'élément de filtre ou pour empêcher l'acoumula-
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tion de l'air, qui peut par exemple se dégager du liquide en raison de la pression réduite. On dispose immédiatement autour du noyau 11, une couche épaisse de tissu de jute 20 qui sert à former un logement pour la oouohe suivante,laquel- le oonsiste en un tube cylindrique de caoutchouc spongieux ou poreux 21. Celui-oi peut avoir 15 m/m d'épaisseur et être en un caoutchouc possédant des pores ou des intervalles d'air qui le traversent complètement.
Ce caoutchouc peut être obtenu sous une forme qui, lorsqu'elle est soumise à une pres- sion d'environ 0,140 Kg/om2 subit sa compression maximum et en fait est réduite à environ 20 à 25% de son épais- seur primitive. A l'extérieur du tube de caoutchouc 21 se trouve une autre couche de issu de jute 22 et à l'exté- rieur de ce dernier, il y a enfin le tissu-filtre ou toi- le 23. Les pièces supérieures et inférieures de l'élément filtrant se oomposent de disques 24,25. Le disque 24 est en liaison rigide aveo les tuyaux 4 et 16 et forme pratique- ment un collier pour ces tuyaux et présente des rainures périphériques. Le tissu filtre ou toile 23 est assujetti au disque 24 par des fils d'attache 26, logés dans les di- tes rainures. Le disque inférieur 25 est entièrement soute- nu par le fait qu'il est de même attaohé par les fils 27 au tissu filtre 23.
Pendant l'opération de filtration, si l'on emploie du oaoutohouo du type mentionné plus haut, aussi longtemps que la différence de pression entre l'intérieur et l'exté- rieur de l'élément est d'au moins 0,140 Kg/om2 , le tube de caoutchouc spongieux est oontraoté à environ 20 à 25 % de son épaisseur primitive et le tissu filtre est attiré vers l'intérieur pour demeurer appliqué sur la surface exté- rieure du caoutchouc spongieux. Dans ces conditions, le gâ- teau ou la matière solide est déposée sur la surface exté- rieure du tissu filtre 23 et grâce à l'action de la palette
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5 de l'agitateur, oe gâteau est uniforme et homogène.
Lors- que le gâteau s'est formé à l'épaisseur économique désirée, par exemple, de 25 m/m, la ou les valves qui commandent le tuyau 4 entrent en jeu de telle sorte que de l'eau olaire ou un autre liquide est amené au distributeur de la pompe aspirante, dans une mesure supérieure à oelle que la pompe peut admettre. Il en résulte qu'à l'intérieur de l'élément, il y a une réserve d'eau olaire sous une hauteur légèrement supérieure à la pression régnant à l'extérieur de l'élément. Le tube 21 de oaoutohouo spongieux, retrouve ses dimensions normales, en poussant vers l'extérieur le tissu filtre 23, de telle sorte que le gâteau est imnédia- tement soumis à des efforts à sa surface extérieure et que des fissures considérables se forment dans le dit gâteau.
Une petite quantité de l'eau contenue à l'intérieur de l'élément, filtre ou suinte à travers le tissu filtre 23, par les passages ménagés à travers le noyau 11 et par les pores du tube de oaoutohouo 21, de telle sorte que la sur- faoe extérieure du tissu filtre 23 est bien graissée et que l'ensemble du.gâteau formé glisse de la surface extérieure du tissu 23 et tombe à la partie inférieure du réoipient oonique 2 d'où il est évacué de manière oontinue ou inter- mittente, suivant les désirs.
Comne il a été mentionné plus haut, non seulement le gâteau est complètement évaoué, grâce au frottement qui s'exerce à l'intérieur du tissu filtre 23, surtout du fait qu tube de oaoutohouo spongieux 21, mais la surface extérieure du tissu 23 est parfaitement nettoyée et peut être touchée aveo les doigts sans que ceux- ci soient sensiblement salis. Il s'ensuit que le tissu fil- tre est maintenu dans d'excellentes oonditions, et convenant parfaitement au dépôt du gâteau suivant.
Les figures 4 et 5 représentent une variante de l'élé-
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ment de filtre. La oonstruotion est la même que oelle des figures 2 et 3, en ce qui concerne les tuyaux 4 et 16, et les disques supérieurs et inférieurs 24 et 25 auxquels est atta- ohé le tissu filtre 23 oonme auparavant par les fils 26 et 2@. Dans cet exemple, le noyau se compose de quatre seg- ments 11, en bois, plutôt plus grands que ceux de la oons- truotion préoédente, et présentant comme auparavant des oa- naux et passages entre le tissu filtre 23 et le noyau 11.
Il n'y a cependant ici qu'une seule couche de tissu de sao 22. La contraction et le retour élastique est obtenu ici paroe que les segments 11 du noyau sont maintenus quelque peu plus écartés au moyen de bandes 28 du même genre de caoutchouc spongieux que celui employé dans le modèle des figures 2 et 3 , mais dans ce cas, disposés radialement entre les segments 11. L'action est exactement la même que oelle déorite au sujet des figures 2 et 3, sauf que la oon- traction et le retour élastique se produisent dans une mesu- re moins sensible en raison de la différenoe de construc- tion et du mode d'emploi des bandes de caoutchouc spongieux 28.
Naturellement, ainsi qu'il a déjà étéindiqué d'autres garnitures élastiques peuvent être employées, au lieu du oaoutohouo spongieux,tel que le tube 21 ou les bandes 28.
Ainsi, on peut employer un tube oomposé d'un ooussin pneuma- tique de la même forme générale que le tube 21 et soigneuse- ment dimensionné, ou des ooussins pneumatiques de même forme que les bandes 28. Dans ce cas oependant, la contraction maximum ne se produit pas sous une différenoe de pression relativement faible, mais la contraction est plus progressive et se produit sensiblement dans la mesure de l'augmentation de différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'élément.
Bien que certains exemples d'appareils qui peuvent être
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employés conformément à l'invention aient été représentés et décrits en détail, l'invention n'est naturellement pas limi- tée aux formes particulières représentées et déor ites,Ainsi, un effet additionnel de déformation du tissu filtre peut être obtenu en employant un tissu qui peut se tendre de lui- même, par exemple, un tissu lâche doublé d'une feuille minée de oaoutohouo, perforée ou entaillée pour permettre le passage du liquide, ou en employant par exemple, un tissu dans lequel sont tissés quàlques fils de caoutchouc.
Un ré- sultat analogue peut être obtenu en inoorporant un ou plu- sieurs ressorts en spirale u autres ressorts dans ou sous le tissu filtre, de façon à fournir la défonnation pendant la filtrat ion et le retour élastique lorsque la pression est égalisée.
REVENDICATIONS.
1. Filtre ou épaississeur construit aveo au moins un élément de filtre muni d'un tissu filtre ou autre moyen de filtration, monté sur un support élastique,de façon à pouvoir oéder lorsqu'une différence de pression se produit entre ses deux oôtés et susceptible de revenir élastiquement) lorsque les pressions sur les deux oôtés sont égalisés ou inversées.