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Filtre épaississeur à marche continue.
La présente invention concerne les filtres épaissie- serus à marche continue, destinés à séparer les particules solides en suspension dans un liquide de la majeure partie de ce liquide, pour obtenir une boue dont la concentration en particules solides est élevée. Ces filtres épaississeurs sont utilisés en particulier, mais non exclusivement, dans l'industrie sucrière.
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Les filtres épaississeurs utilisés jusqu'à présent sont généralement des filtres rotatifs comportant plusieurs cellules ou éléments filtrants creux, portée par un arbre dont ils sont solidaires, et tournant dans une cuve alimentée en continu en solution à filtrer, à l'aide d'une valve rotative l'intérieur des éléments filtrants est alternativement mis en dépression pour la filtration et en surpression pour le
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débâtissage du gâteau formé sur les éléments filtrants et qui est recueilli à la partie inférieure de la cuve. Ces filtres ont l'inconvénient de nécessiter un arbre et des paliers de gros diamètre, pour supporter les éléments filtrante et, par conséquent, d'être coûteux.
Le but de la présente invention est de simplifier la construction des filtres-épaississeurs par l'emploi d'élément. filtrants fixes, supportés par la cuve.
Il existe des filtres comportant des éléments fil- trants fixes disposés côte à cote et dans lesquels chaque élément filtrant est périodiquement mie en communication avec une source de fluide sous pression pour le débâtissage du gâteau formé sur cet élément, tandis que les autres éléments sont mis en dépression pour la filtration, de façon à assurer un fonctionnement continu. Dans ces appareils, où pendant le débâtissage du gâteau formé sur un élément ce dernier est entouré de deux éléments en filtration, le gâteau débâti par contre-pression risque de venir se plaquer sur les éléments voisins en filtration, ce qui diminue considérablement le rendement du filtre.
Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé d'augmenter l'écartement entre les éléments filtrants, ce qui diminue la surface filtrante installée dans un volume donné, ou d'écarter par un moyen mécanique l'élément sur lequel s'effectue le débâtissage des autres éléments, oe qui exige un montage mécanique compliqué et par conséquent coûteux et vulnérable.
La solution proposée par la présente invention permet de loger un maximum de surface filtrante dans un volume donné et n'exige aucun mécanisme compliqué.
Dans le filtre épaississeur réalisé suivant l'inven- tion, la cuve dans laquelle sont noyés les éléments filtrants fixes, est divisée par des cloisons en plusieurs compartiments
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qui communiquent tous avec le fond non compartimenté de la cuve, et dans chaque compartiment est placé un élément fil- trant, qui peut d'ailleurs former une paroi du compartiment.
Il est ainsi possible d'effectuer le débâtissage du gâteau dans chaque compartiment sans gêner la filtration dans les autres compartiments.
On a décrit, ci-après, à titre d'exemples non limi- tatifs, quelques modes de réalisation de l'invention. Cette description se réfère aux dessins qui l'accompagnent et sur lesquels : , - la figure 1 représente en poupe verticale un filtre épaissis- seur à éléments filtrants plats verticaux; - la figure 2 est une vue de desans partielle du filtre de la figure 1 - la figure 3 est une vue en plan, à plue grande échelle, d'un élément filtrant utilisé dans le filtre de la figure 1 - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale suivant l'axe 4-4 de la figure 3 - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un filtre- épaississeur à bougies filtrantes - la figure 6 est une vue de dessus du filtre de la figure 5, une partie du couvercle étant enlevée ;
- la figure 7 est une vue en coupe longitudinale, à plue grande échelle, d'une bougie filtrante du filtre de la figure 5 - la figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'une autre bougie filtrante pouvant être utilisée dans le filtre de la figure 5 - la figure 9 est une vue en coupe suivant l'axe A-A de la figure 8 - la figure 10 est une vue en coupe suivant l'axe B-B de la figure 8 et
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- la figure 11 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de la bougie de la figure 8.
Le filtre épaississeur représenté sur les figures 1 et 2 comporte une cuve cylindrique (1), à axe vertical, à laquelle sont fixées despattes d'appui (2) servant à la fixation de la cuve sur un socle, une bride inférieure (3) servant à la fixation du fond tronconique (4), et une bride supérieure (6) servant à la fixation du couvercle (5).
L'intérieur de la cuve (1) est divisé en plusieurs secteurs par des cloisons radiales (7) qui sont fixées, d'une part, à la paroi de la cuve et, d'autre part, à un tube central (8) qui supporte à son extrémité supérieure une plaque (9). Le couvercle (5) qui est annulaire est fixé à la bride (6) et à la plaque (9).
Dans la cuve (1) sont placée des éléments filtrante verticaux (10) en forme de panneaux, qui sont répartie en trois rangées concentriques et disposés suivant des rayons, la rangée centrale comportant moitié moins d'éléments filtrants que les deux autres rangées. Sur la figure 2, on n'a pas représenté tous les éléments filtrants pour rendre la figure plus claire.
Sur la plaque (9) est fixée une tête de distribution (11) qui est reliée par des tuyauteries (12) aux éléments filtrants (10) et par des tuyauteries (13), (14) et (15) à des enceintes à pressions différentes pour assurer les première et deuxième filtrations et le débâtissage, respectivement.
La tête de distribution (11) est du type rotatif et comporte un rotor entraîné par un moto-réducteur (16) qui assure simultanément l'entraînement d'un arbre (17) accouplé au rotor et auquel sont fixées des pales (18) qui servent à racler le fond (4) de la cuve. La tête de distribution (11) ne fait pas partie de l'invention et ne sera pas décrite en détail.
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Un carter (19), en une ou plusieurs parties, recouvre la tête de distribution (11) et les tuyauteries (12), (13), (14) et (15),
Comme on le voit sur les figures 3 et 4, les éléments filtrants (10) sont constitués d'un cadre (20) présentant une gorge périphérique, d'une tôle de séparation (21) soudée à l'intérieur du cadre et de deux panneaux perforés (22) placée- sur les deux faces de la tôle (21) et servant de support à la toile filtrante (23). Les panneaux (22) peuvent être consti- tués par une fine tôle emboutie du type dit "Tubulus".
La tôle de séparation (21) divise l'élément filtrant en deux cellules (24) et (25), isolées l'une de l'autre, et une tubulure (26) est associée à chaque cellule pour l'éva- cuation du produit filtré. Chaque tubulure est soudée sur ; une tôle perforée (27) qui est elle-même soudée au cadre (20).
La toile filtrante (23) qui entoure le' cadre (20) est en forme de sac ouvert du côté opposé aux tubulures (26) qui s'engagent dans deux manchettes (28) cousues sur le sac.
L'étanchéité est réalisée autour des tubulures par des colliers de serrage (29), et la toile (23) est pincée dans la gorge du cadre (20) par une corde (30) qui est bourrée dans cette gorge.
Comme on le voit sur la figure 2, dans les deux rangées extérieures d'éléments filtrants, les cellules (24) et (25) qui se font face sont reliées à un même tube collec- teur (31), et dans la rangée centrale, les cellules (24) et (25) d'un élément filtrant et les cellules des deux éléments adjacents qui lui font face sont' reliées à un même tube collecteur (32). Les collecteurs (31) et (32) sont reliés séparément à la tête de distribution (11) par les tuyauteries (12)..
Les éléments filtrants des deux rangées extérieures
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sont supportés par les tubes collecteurs (31) qui sont fixes à une de leurs extrémités à des éléments des tuyauteries (12) solidaires de la plaque (9), un tube collecteur sur deux étant supporté à son extrémité par des équerres (33) fixées à la paroi de la cuve.
Les éléments filtrants de la rangée centrale sont également supportés par les tubes collecteurs (32) qui sont fixés à des éléments Ces tuyauteries (12) solidaires de la plaque (9).
Comme chaque groupe de cellules doit travailler indépendamment, il est nécessaire d'isoler la rangée centrale des deux autres rangées par une cloison. Celle-ci est formée d'autant de parties (34) qu'il y a de groupes d'éléments filtrants pour permettre le démontage de ces éléments filtrants, les cloisons (34) sont fixées sur les cloisons radiales (7) d'une manière permettant leur démontage.
Un espace est ménagé entre les cloisons (34) et le couvercle (4), comme d'ailleurs au-dessus des cloisons ra- diales (7), pour permettre l'alimentation régulière du produit à filtrer.
En enlevant le couvercle (5), on peut retirer direc- tement les éléments filtrants de deux rangées extérieures.
Ensuite on peut retirer les éléments filtrants correspondant de la rangée centrale après démontage des cloisons (34).
On voit que chaque groupe de cellules associées à un même collecteur se trouve à l'intérieur d'un compartiment formé par les éléments filtrants, les cloisons (34) et la paroi de la cuve ou du tube central (8), de sorte que lorsqu'on débâti les cellules d'un compartiment, le gâteau détaché des toiles filtrantes ne peut pas venir se plaquer sur les éléments filtrants des autres compartiments. On peut noter que ces compartiments ne sont pas étanches puisqu'ils communiquent entre eux par les passages prévus au-dessus
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et au-dessous des cloisons.
On pourrait d'ailleurs prévoir des ouvertures dans ces cloisons pour faciliter la circula- tion de la solution d'un compartiment à l'autre, ces ouver- tures restant cependant suffisamment faibles pour éviter que les morceaux des gâteaux détachés des toiles filtrantes ne les traversent et passent d'un compartiment à l'autre.
En fonctionnement, le produit à filtrer est admis en continu dans la cuve (1) par la tubulure (35). Chaque groupe d'éléments filtrants est successivement mis en commu- nication avec les tuyauteries (13), (14) et (15) par la tête de distribution (11) qui est entraînée à une vitesse convenable par'le moto-réducteur (16).
Par la tuyauterie (13), on recueille le jus de première filtration et par la tu@outerie (14), on recueille le jus de seconde filtration, tandis qu'on introduit par la tuyauterie (15) un liquide sous pression, qui peut être du jus de première filtration, servant au débâtissage des gâteaux formés sur les éléments filtrants. La durée du débâtissage est très courte par rapport à la durée de la filtration.
Dans les appareils actuels la tête de distribution est reliée en permanence à la source de liquide sous pression servant au débatissage et chaque élément filtrant ou groupe d'éléments filtrants est successivement mis en communication avec cette source par la tête de distribution. Du fait même de la structure de la tête de distribution, cette mise en communication est progressive, et il en résulte une arrivée de liquide et une mise en pression progressives dans l'élément filtrant.
Pour obtenir la désagrégation parfaite et totale du gâteau sur toute la surface de l'élément filtrant, il est préférable d'admettre brusquement un débit important de liquide dans l'élément filtrant, de façon à créer une
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variation brusque de pression à l'intérieur de l'élément filtrant.
Dans ce but on peut utiliser par exemple une éleotro- vanne fonctionnant par tout ou rien, placée sur la tuyauterie (15) et qui n'est ouverte que lorsque la tête de distribution (11) assure une communication complète entre la tuyauterie (15) et l'un des éléments filtrants ou groupe d'éléments filtrants.
Les gâteaux débâtis tombent au fond de la cuve et sont évacués par la tubulure (36). Les pales (18) empêchent par leur rotation le dépôt des matières solides sur le fond de la cuve.
A la place de la tête distributrice rotative, on pourrait utiliser par exemple un jeu de vannes à commande temporisée.
On pourrait évidemment adopter une cuve de forme différente en modifiant la disposition des éléments filtrants pour obtenir une surface filtrante maximum pour un volume donné.
On pourrait également disposer les éléments filtrants suivant des plans suffisamment inclinés pour permettre la chute par gravité du gâteau de filtration jusqu'au fond de la cuve et bénéficier de l'effet de décantation ce qui permet d'augmenter le débit spécifique du filtre. Dans ce cas, les éléments filtrants peuvent être disposés suivant les troncs de cône ou des plans inclinés parallèles ou convergeant vers le haut ou vers le bas.
Dans l'appareil représenté sur les figures 5 et 6, on utilise des bougies filtrantes à la place des éléments plats.
Comme le filtre des figures 1 et 2, celui-ci comporte une cuve cylindrique et verticale (1') qui est supportée
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par des pattes d'appui (2'), un fond tronconique (4') qui est fixé à une bride (31) de la cuve, et un couvercle (5') qui est soudé sur la cuve.
Le couvercle (5') porte une tête de distribution (il*) à laquelle aboutissent des tuyauteries (12') en provenance des éléments filtrants, des tuyauteries (13*) et (14') servant à l'extraction du produit filtré, et une tuyauterie (15*) reliée à une source de fluide sous pression pour le uébâtissage des gâteaux formés sur les éléments filtrants.
Le rotor de la tête de distribution (11') est entraî- né par un moto-réducteur (j6') qui peut également être accouplé à un arbre (17*) portant des pales (18') tournant dans le fond de la cuve.
La tête de distribution (11') et les tuyauteries (12*) (13'), (14') et (15') sont recouvertes par un carter (19') fixés aux bords du couvercle (5').
Comme on le voit sur la figure 6, l'intérieur de la cuve est divisé par des cloisons minces en un grand nombre de compartiments (40). Certaines de ces cloisons (41), en tôle plus épaisse, sont soudées sous le couvercle (5') et servent avec le tube central (8') à raidir le couvercle.
Les cloisons (41) sont percées d'ouvertures (42) à leur partie supérieure pour permettre la circulation du produit à filtrer.
Dans chaque compartiment (40) est placée une bougie filtrante (43) à double surface filtrante représentée en coupe sur la figure 7.
La bougie (43) est constituée d'un corps creux tubu- laire (44), en tôle perforée, qui sert de support à une toile filtrante (45) recouvrant les surfaces intérieure et extérieure du corps (44). Les extrémités de la toile
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filtrante sont serrées par dea colliers (46) sur la partie supérieure pleine (47), de la surface extérieure du corps (44)
Des anneaux rigides (48) fixés à la toile filtrante, à l'intérieur de la bougie, réduisent le gonflement de la toile pendant le débâtissage par contre-pression.
Une tubulure (49) fixée à la partie supérieure (47) du corps (44), sert à l'évacuation du produit filtré. Cette tubulure est solidaire d'un couvercle (50) qui repose sur le couvercle (5') de la cuve et obture un trou (51) prévu dans ce dernier pour le passage de la bougie filtrante.
Chaque bougie filtrante est ainsi supportée indivi- duellement par un oouverole (50) et peut être retirée séparément après avoir démonté la tuyauterie (12') reliant la tubulure (49) à la tête de distribution (11'). Les couvercles (50) sont bloqués sur le couvercle de la cuve par des plats (52) fixés par des vis à ce dernier.
Grâce à cette construction, il est très facile de monter ou de démonter une bougie filtrante, même en marche, ce qui évite de vider la cuve de l'appareil.
Comme dans le filtre des figures 1 et 2, chaque élément filtrant est enfermé dans un compartiment, et pendant le débâtissage de n'importe lequel de ces éléments, il n'y a aucun risque que le gâteau débâti vienne se plaquer sur la surface filtrante d'un autre élément.
Le fonctionnement de ce filtre est identique à celui du filtre des figures 1 et 2. Le produit à filtrer est admis dans la cuve par la tubulure (35'). Chaque bougie filtrante ou groupe de bougies filtrantes, suivant leur nombre et les possibilités de la tête de distribution, est successivement mis en communication avec les tuyauteries (13*), (14') et (15') pour les première et deuxième filtrations et pour le débâtissage.
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Les matières solides déoollées des surfaces filtrantes par contre-pression tombent au fond de la cuve d'où elles sont évacuées par la tubulure (36*).
Bien que les bougies filtrantes à double surface filtrante soient particulièrement avantageuses, car elles permettent de loger une grande surface filtrante dans un volume restreint, il peut être intéressant d'utiliser dans l'appareil décrit des bougies filtrantes de construction différente.
En particulier, on peut remplacer chaque bougie filtrante par des groupes de bougies de petit diamètre, Dans ce cas, il est avantageux de réaliser ces bougies comme représenté sur les figures 8 à 11.
La bougie filtrante représentée sur les figures 8 à 10 comporte deux douilles (60) et (61) qui sont fixées aun deux extrémités d'une tige (62) formant entretoise.
Des ressorts hélicoïdaux (63) disposés cote à cote tout autour de la tige (62) sont tendue entre les douilles (60) et (61) auxquelles ils sont accrochés par leurs extrémi- tés. Des entretoises tubulaires (64) fixées à intervalles réguliers le long de la tige (62) maintiennent 1 écartement entre les ressorts et la tige.
Une toile filtrante (65) en forme de sac est enfilée sur la bougie et maintenue à sa partie supérieure par un collier (66) serré sur la douille (60).
La bougie est fixée par un boulon (67) vissé sur l'extrémité filetée de la tige (62) à une plaque (68) pouvant supporter plusieurs bougies identiques. Un joint (69) assure l'étanchéité entre la douille (60) et la plaque (68).
Le produit ayant filtré à travers la toile filtrante (65) passe facilement à travers les spires des ressorts (63)
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qui sont écartées l'une de l'autre, et est évacué par les trous (70) et (71) prévus dans la douille (60) et la plaque (68).
Dans la variante représentée sur la figure 11, la douille (60') est fermée par un oouvercle (72) solidaire d'une tubulure (73) qui sert à évacuer le produit filtré et à fixer la bougie filtrante à son support.
Au lieu d'être tangentes, comme représenté sur la figure 10, les enveloppes des ressorts (63) pourraient s'interpénétrer ou au contraire être espacées l'une de l'autre.
Les ressorts (62) pourraient être comprimés, et non plus tendus, entre la douille (60) fixée à la tige (62) et la douille (61) qui serait alors montée coulissante sur la tige (62). Les ressorts (63) serviraient alors à supporter la toile filtrante et à la tendre.
Ce mode de support de la toile filtrante à l'aide de ressorts tendus ou comprimés n'est d'ailleurs pas limité aux bougies filtrantes, et pourrait être utilisé pour d'au- tres types d'éléments filtrants, par exemple, les éléments représentés sur les figures 3 et 4.
Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la forme, la disposition et la structure de la cuve et des éléments filtrants sans sortir des limites de l'invention.