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Filtre-presse
L'invention a pour objet un filtre-presse du type dans lequel le produit à filtrer est introduit dans une chambre à volume variable dont une paroi est déplaçable ou déformable par un dispositif de serrage approprié pour comprimer le produit à filtrer sur une surface filtrante formant une paroi de cette chambre.
Les filtres actuels de ce type sont constitués par un empilage de cadres munis de surfaces filtrantes pourvues à leur périphérie de dispositifs d'étanchéité et délimitant entre eux des chambres dans lesquelles le produit à filtrer est placé. Ces cadres sont disposés entre deux consoles fixes reliées entre elles par des tirants, et un vérin hydrau- lique ou pneumatique prenant appui sur l'une des consoles
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presse les cadres les uns sur les autres et contre l'autre console. Dans certains filtres, la pression de serrage est engendrée par des soufflets interposes entre les cadres et gonflables au moyen d'un fluide sous pression pour presser @ le produit à filtrer sur les surfaces filtrantes portées par les cadres.
Ces constructions ne permettent pas d'exercer " des pressions de serrage très élevées, et ces filtres travail- ' lent en général sous une pression d'une dizaine de bars.
La présente invention vise la réalisation d'un filtre presse fonctionnant sous une pression très élevée et utilisa- ble en particulier pour le traitement des fluides très ohargés , en matières solides, par exemple la pâte à ciment.
L'utilisation d'une pression élevée permet d'obtenir un rendement plus élevé par unité de surface filtrante, ce qui permet d'utiliser une surface filtrante plus réduite pour une même capacité de production; d'autre part, la teneur résiduelle en liqueur du gâteau filtré est sensible- ment diminuée lorsqu'on utilise une pression de serrage élevée.
Dans un filtre-presse réalisé conformément à l'invention, la chambre à volume variable dans laquelle le produit à filtrer est introduit est ménagée dans une cavité longitudinale prévue dans un corps de filtre cylindrique, et le dispositif de serrage prend appui sur la paroi de la cavité pour presser le produit à filtrer sur la surface filtrante formant une paroi de cette chambre.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'une des parois de la chambre à volume variable est constituée par une membrane déformable dont les bords sont fixés de manière étanche à la paroi de la cavité du corps de filtre, et la paroi opposée est constituée par une surface filtrante suppor- tée par un noyau s'adaptant de manière étanche dans la cavité du corps de filtre; le serrage est obtenu par admission d'un fluide sous pression entre la membrane et la paroi de la cavité.
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Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la chambre à volume variable comporte deux parois parallèles constituées par des surfaces filtrantes rigides, et un anneau élastiquement compressible, par exemple en caoutchouc, est serré entre les bords de ces surfaces filtrantes.
D'autres dispositions particulières à l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation de l'invention, données à titre d'exemple, description qui se réfère aux dessins qui l'accompagnent et sur lesquels t - La figure 1 est une vue en coupe diamètrale d'un filtre réalisé conformément à l'invention.
- La figure 2 est une vue en coupe transversale du filtre de la figure 1.
- La figure 3 est une vue agrandie, en coupe transversale, d'une fraction de la surface filtrante.
- La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un autre filtre réalisé oonformément à l'inventj.on.
- La figure 5 est une vue partielle et en coupe de l'anneau d'étanchéité du filtre de la figure 4, et - La figure 6 est une vue partielle et en coupe d'une variante de la figure 1.
Le filtre représenté sur les figures 1 et 2 comporte un corps ou bâti cylindrique 1 à section annulaire, qui délimite une cavité cylindrique dont une extrémité est obturée de façon étanohe par un disque fixé par des moyens appropriés au bâti 1.
La paroi de cette cavité est recouverte d'une membrane tubulaire en caoutchouc 2 dont les bords sont fixés de manière étanche au bâti 1. Dans la cavité du bâti 1, s'adapte un noyau ou cylindre central 10 qui est pourvu à sa partie supé- rieure d'un système d'étanchéité 4. Le cylindre central 10 est rainuré longitudinalement et porte une surface filtrante
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tubulaire 3.
La. membrane 2 et le cylindre central 10 forment une chambre tubulaire 6, destinée à recevoir la matière à filtrer, et dont une paroi est formée par la surface .filtrante -3.
On peut réduire le volume de la chambre 6 en déformant la membrane 2 à l'aide d'un fluide nous -pression introduit entre la membrane et le bâti 1 par l'orifice 5.
Le noyau central 10 oonstitue le cylindre d'un vérin 11 dont le piston est solidaire du bâti 1. En admettant un fluide sous pression, hydraulique ou pneumatique, sur l'une ou l'autre face du piston du vérin 11, on peut soulever le cylindre central 10 hors de la cavité du bâti 1 ou le réin- troduire dans cette cavité.
Les rainures formées sur la périphérie du cylindre 10 débouchent à leur extrémité inférieure dans une gorge annulaire qui elle-même communique avec une cavité annulaire 7 à laquelle aboutissent des canaux longitudinaux 8 et 9.
Dans le cas où. le cylindre central 10 a un diamètre important, il est onéreux d'usiner un grand nombre de rainures de faible largeur et très rapprochées l'une de l'autre sur la périphérie du cylindre. Dans ce cas, il est préférable d'adopter la construction représentée sur la figure 3.
Comme on le voit sur cette figure, la surface externe du cylindre 10 est lisse et recouverte de plaques 15 disposées côte à c8te sur la surface du cylindre 10. Ces plaques sont formées par exemple par extrusion et comportent sur leur surface ooncave des rainures longitudinales 16 qui communiquent avec la surface convexe des plaques, par une série de trous 17, percés tout le long des rainures 16 et dont le diamètre est inférieur à la largeur des rainures. Les plaques 15 servent de support à une paroi poreuse en métal fritté 18 qui peut être éventuellement reoouverte d'une toile filtrante 19.
Dans le cas où les rainures sont formées direotement
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sur le cylindre central, ce dernier est recouvert d'une tôle perforée sur laquelle repose la paroi poreuse en métal fritté, la section des trous de la tôle étant plus faible que la section des rainures. On évite ainsi la détérioration de la paroi en métal fritté, qui pourrait être refoulée dans les rainures par la pression à laquelle elle est soumise pendant la filtration si cette paroi était plaoée directement au-dessus des rainures.
Pour décrire le mode de fonctionnement de ce filtre, on va supposer que la chambre 6 est déjà remplie de matière à filtrer.
Lorsqu'on injecte par l'orifice 5 un fluide sous pression, de préférence un liquide, la membrane 2 est défor- mée par la pression, et presse la matière contenue dans la chambre 6 sur la surface filtrante 3. La pression utilisée est de l'ordre de plusieurs centaines de bars. Le filtrat est chassé à travers la surface filtrante 3 et est collecté dans la cavité 7 d'où. il est évacué en B, à l'extrémité du canal 8, sous l'action de la pression d'un fluide introduit en A dans le canal 9.
Dès que la pression agissant sur la membrane 2 a atteint sa valeur finale, on relâche la pression, et la membrane 2 tend alors à reprendre sa position initiale.
A l'aide du vérin 11, on retire alors de la cavité du bâti 1 le cylindre 10 portant la surface filtrante 3 à laquelle adhère le gâteau essoré. Un dispositif de raclettes esoamo- tables 12 est ensuite amené au contact du cylindre central, au-dessous du gâteau, et simultanément, de l'air comprimé est injecté par le canal 9, la sortie B étant fermée, pour assurer le décollage du gâteau.
Puis on redescend le cylindre 10, à l'aide du vérin 11 et pendant ce mouvement, le gâteau est débâti par les
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raclettes 12 et est récupéré dans une trémie 13.
Pendant que se déroule l'opération de débâtissage, une quantité déterminée de matière à filtrer est introduite en C dans la cavité du bâti 1 par un orifice 14 percé dans le fond de cette cavité. Cette quantité est approximativement égale au volume de la chambre 6. L'entrée C est ensuite fermée et lorsque le cylindre central approohe du fond de la cavité du bâti 1, il refoule dans la chambre tubulaire 6 la matière à filtrer qui se trouvait au fond de la cavité.
Des que le cylindre central est en place dans la cavité du bâti, on recommence un nouveau cycle.
Tour faciliter le débâtissage du gâteau, on peut donner à la surface filtrante et à la cavité du bâti 1, une forme tronconique, l'inolinaison de ces surfaces étant ce+ pendant faible pour éviter des réactions axiales importantes.
On doit noter que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le cylindre central est soumis pendant la filtra- tion à une force axiale ascendante due à la pression de la matière à filtrer sur la surface annulaire du cylindre central oonstituant la paroi supérieure de la chambre 6.
Pour équilibrer cette force, on doit donc maintenir une pression suffisante dana le vérin 11. On peut évidemment prévoir un dispositif de verrouillage qui maintiendrait le cylindre central en place pendant la filtration, le vérin 11 n'ayant plus alors qu'à fournir la force nécessaire pour soulever le cylindre central. Dans le cas où le filtre a un grand diamètre, le poids du oylindre central peut être très élevé, et dans ce cas il est préférable de monter la surface filtrante 3 sur un cylindre creux emmanché sur un noyau central fixé au bâti. Pour le débatissage, on ne soulève alors que le cylindre creux dont le poids est plus faible.
On peut supprimer cette force axiale en obturant le
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fond de la chambre 6 par une portion du cylindre central.
Mais il faudrait alors prévoir dans le cylindre central un canal pour le remplissage de la ohambre 6. On peut aussi fixer à demeure le cylindre central dans la cavité du bâti 1, et prévoir un dispositif tel que celui de la figure 6 pour ouvrir une extrémité de la chambre 6 et permettre l'évacua- tion du gâteau.
Sur la figure 6, le fond de la cavité du bâti 1 est obturé par un piston 38 monté dans un alésage 39 usiné dans un chapeau 40 qui est assujetti de façon amovible au bâti 1'. Pendant la filtration le piston 38 est plaqué contre l'extrémité du cylindre central par la pression du fluide admis dans l'alésage 39; ce piston est ensuite ré- tracté pour permettre l'ouverture du chapeau 40 par pivote- ment autour de l'axe 41.
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Le filtre représenté sur la figure 4 comporte un bâti cylindrique 21 à section élleptique creuse dans equel sont placés un élément filtrant et une membrane en caoutchouc 22, dont les bords sont fixés de manière étanche au bâti 21.
L'élément filtrant est constitué par doux surfaces filtrantes 23 portées par des plateaux 24, et par un cadre 21 placé entre les deux plateaux, autour des surfaces filtrantes.
Ces dernières et le cadre 25 délimitent une chambre 27 destinée à recevoir la matière à filtrer. La structure des surfaces filtrantes 23 est analogue à celle de la surface filtrante 3 du filtre décrit plus haut.
Le cadre 25 comporte une portion externe rigide solidaire d'une portion interne creuse remplie de caoutchouc 28, qui est par exemple moulé dans cette portion du cadre (voir figure 5). C'est cette portion interne élastique du cadre 25 qui est interposée entre les deux plateaux 24 et assure l'étanchéité entre ces derniers. La portion'externe du cadre 25 est supportée élastiquement par des plots 35, /
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portés par le bâti 21. Le plateau supérieur 24 est supporté élastiquement par des ressorts 31 et 32 qui tendent à écarter le plateau supérieur du plateau inférieur.
Lorsqu'on introduit par l'orifice 26 un fluide sous pression entre la membrane 22 et la paroi de la cavité du bâti 21 le plateau supérieur est déplacé par la membrane 22 vers le plateau inférieur et comprime à la fois la matière contenue dans la chambre 27 et la portion interne du cadre 25. Ce dernier est conçu pour résister à la pression de filtratiou tout en permettant un rapprochement des deux plateaux. La oompression à laquelle est soumise la portion interne du cadre 25 oblige le caoutchouc 28 à se déformer vers l'intérieur de la chambre 27 ; puisqu'il est empêché de se déformer vers l'extérieur. Quand on relâche la pression agissant sur la membrane 22, le caoutchouc 28 reprend sa forme initiale, ce qui ménage un jeu entre le gâteau essoré et le cadre 25 ce jeu est très favorable à l'opé- ration de débâtissage.
Le filtrat s'écoule par les orifices 29 et 30.
Lorsque l'opération de filtration est terminée, on relâche la pression agissant sur la membrane 22, et le plateau supérieur est alors écarté du plateau inférieur par les ressorts 31 et 32. A l'aide d'un mécanisme approprié, on retire alors le cadre 25 du bâti en entraînant le gâteau essoré. Après une translation suffisante, le gâteau tombe hors du cadre 25, et celui-ci est ramené à sa position initiale.
Les plateaux sont ensuite amenés au contact du cadre 25 par l'admission d'un fluide sous pression réduite au- dessus de la membrane 22, puis une nouvelle quantité de matière à filtrer est introduite dans la chambre 27 par le canal 33, qui est muni d'un clapet de retenue 34, et la cycle recommence.
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De nombreuses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, sans sortir des limites de l'invention, et il reste bien entendu que toutes ces modifications entrent dans le cadre du présent brevet.