Elément de filtrage pour filtre-presse
La présente invention est relative à un élément de filtrage pour filtre-presse.
L'élément de filtrage pour filtre-presse selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un tamis en fil métallique, dont le bord extérieur est recourbé obliquement vers l'arrière, une plaque de pression présentant des canaux d'amenée et un bord oblique destiné à recevoir le bord du tamis, un anneau de fixation dont la face antérieure est placée dans le plan du tamis et dont la face postérieure est oblique de manière à pouvoir s'appliquer sur le bord oblique du tamis, et des moyens de fixation pour cet anneau.
Le dessin annexé représente un filtre-presse et, à titre d'exemple, différentes formes d'exécution de l'élément de filtrage objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en plan d'un filtrepresse horizontal avec arrachement partiel et coupe partielle.
La fig. 2 représente un plateau de ce filtrepresse.
La fig. 3 représente une plaque de ce filtrepresse.
La fig. 4 représente un anneau de ce filtrepresse.
La fig. 5 représente une crosse de ce filtrepresse.
La fig. 6 représente, à plus grande échelle, un plateau de ce filtre-presse.
La fig. 7 est une vue en coupe selon la ligne 7-7 de la fig. 6.
La fig. 7a représente un détail de la fig. 7 à une plus grande échelle.
La fig. 8 est, à une échelle plus grande, une vue en coupe selon la ligne 8-8 de la fig. 6.
La fig. 8a représente un détail de la fig. 7 à une plus grande échelle.
La fig. 9 représente une première forme d'exécution du filtre.
La fig. 10 représente ce filtre de profil.
La fig. 11 est une vue, à une échelle plus grande, d'une partie de la fig. 10.
La fig. 12 représente une seconde forme d'exécution du filtre, et
la fig. 13 représente un filtre connu d'un type usuel.
Le filtre-presse horizontal représenté en la fig. 1 comporte deux supports fixes, à savoir un plateau ou tête de résistance 20 et un plateau ou tête à plongeur 21, ces têtes étant reliées entre elles par quatre tirants de section carrée 22, qui sont filetés à leurs extrémités et portent des écrous 23, comme indiqué à la fig. 1. La tête à plongeur 21 présente intérieurement une chambre cylindrique 24 ; elle porte un presse-étoupe 25 et reçoit un piston-plongeur 26. La chambre 24 est reliée en 27 à un mécanisme hydraulique (non représenté), à l'aide duquel de l'huile peut être refoulée à l'intérieur de la tête à plongeur sous une pression élevée (par exemple de l'ordre de 420 kg/cm2).
La partie cylindrique du piston-plongeur 26 qui se meut dans le cylindre 24 est fixée à un plateau de crosse 28 (fig. 5) appelé ci-après crosse , à l'aide de boulons 28a engagés dans des trous 28b.
Entre la crosse 28 et la tête de résistance 20, le filtre-presse représenté comporte douze chambres, qui sont toutes identiques, à l'exception cependant des chambres terminales.
Sur la face de la crosse 28 qui est opposée au plongeur, cette crosse est fixée au premier de treize plateaux presseurs 29, qui sont tous identiques et ont été désignés par 29a à 29m à la fig. 1, cette fixation étant effectuée à l'aide de vis 30 qui traversent des trous taraudés 32 du plateau 29a. La crosse 28 est pourvue d'un bossage de centrage 28' destiné à être engagé dans un trou central 29' du plateau et à contribuer ainsi à assurer l'alignement des pièces (fig. 7).
Avant d'assujettir le plateau extrême de droite 29a à la crosse 28, on le fixe à l'un des douze pistons 33 (désignés par 33a à 33b) par des vis 34 qui traversent des trous élargis 35 du plateau et se vissent dans des trous taraudés 36 ménagés dans la face arrière du piston (voir la fig. 7). Les pistons sont pourvus de bossages de centrage 33' destinés à pénétrer dans les trous 29' des plateaux.
Les pistons 33 portent sur leur face avant, ou de gauche, des filtres 38. Ces filtres sont fixés à l'aide de vis 39 qui traversent des trous 40 ménagés dans des plaques 41 et qui sont vissées dans les pistons, en 42, les pièces étant centrées par des emboîtements à bossage et à évidement, comme indiqué en 41' à la fig. 7.
Les autres plateaux 29b à 29m portent sur leur face de droite (tournée vers le plongeur) des filtres identiques, qui sont fixés à ces plateaux par des vis semblables 39, vissées dans des trous 32. Le dernier plateau 29m est fixé à la tête de résistance 20 par un autre groupe de vis 34, indiqué en haut et à gauche de la fig. 1.
On voit ainsi qu'à l'exception des extrémités, les plateaux intermédiaires 29b à 291 portent, sur une de leurs faces, un piston 33 et un filtre 38 et, sur l'autre face, un filtre 38. Chacun des plateaux présente un conduit de vapeur indiqué en pointillé en 43 à la fig. 2, de façon que les chambres puissent être chauffées des deux côtés.
Des organes annulaires périphériques 45 (dont le contour est représenté à la fig. 4 et qui sont aussi appelés anneaux formant chambres ) sont disposés entre les plateaux adjacents 29 et destinés à s'ajuster soit autour des filtres 38, lorsqu'ils occupent la position de fermeture des chambres (fig. 1, 2 et 11), soit autour des pistons 33, comme représenté par des lignes pointillées en la fig. 7. Douze de ces anneaux sont prévus dans la construction représentée et sont désignés par 45a et 451.
La crosse 28, les plateaux presseurs 29 et les anneaux 45 sont pourvus de portées (indiquées respectivement en 46, 47 et 48 aux fig.
5, 2 et 4) qui reposent sur des guides 50 et 51 (en la fig. 6, seuls les guides 51 sont visibles) portés par les organes d'entretoisement inférieurs ou tirants 22. Les plateaux 29 sont percés de quatre trous 52 aux quatre angles (fig. 2) respectivement, chaque trou étant entouré par un évidement annulaire 53. Les anneaux 45 sont pourvus d'oreilles 54 qui sont évidées intérieurement, en 55 (fig. 4), et dont l'espacement est le même que celui des trous 52 du plateau. La crosse 28 (fig. 5) présente quatre trous 56 disposés similairement, mais de diamètre plus petit.
La tête de résistance 20 porte quatre goujons à deux diamètres 57 qui sont vissés dans cette tête et pourvus d'élargissements 58 traversant les trous 52 du plateau presseur adjacent 29m. Chacun des autres plateaux 29 porte des douilles 59, dont l'espacement est le même que celui des trous 52. Les douilles 59 pré sentent une extrémité de diamètre réduit. Les douilles 59 reçoivent des boulons 64, pourvus de têtes 65 et vissés dans des douilles tarau
dées 62 et il est prévu à l'extrémité de la presse présentant la tête de résistance un autre jeu de ces boulons se vissant dans les goujons 7 (fig. 1 et 6). La crosse 28 est reliée aux douilles 62 du plateau adjacent par des boulons semblables, 64a, logés dans les trous 56, de sorte que quatre chaînes analogues d'éléments relient le piston-plongeur 26 à la tête de résistance et à chacun des plateaux-presseurs.
Des ressorts à boudin 66 sont disposés dans les évidements 53 des plateaux et prennent appui contre des rebords intérieurs constitués au fond des trous 52 des anneaux périphériques 45. Lors du montage, ces ressorts sont soumis à une compression initiale. Chaque groupe de ressorts se rapportant à un anneau périphérique agit de manière pousser cet anneau vers le plateau qui est à sa gauche, de manière à placer ledit anneau dans sa position de fermeture de la chambre, comme représenté aux fig. 1 et 7. Le point d'appui de chaque ressort est sur le plateau situé à la droite de la chambre dans laquelle le ressort se trouve. Ce plateau entraîne le piston correspondant de manière à contraindre les filtres à se séparer.
Grâce à l'action cumulative des ressorts, on est sûr que tous les anneaux périphériques occuperont la position de fermeture des chambres, que les parois des chambres seront écartées les unes des autres et que le pistonplongeur 26 sera poussé vers le fond de son cylindre 24. Le mouvement est commandé par le mécanisme comprenant les douilles 59 et les boulons 64. Ce piston-plongeur 26 est arrêté par sa butée contre la paroi extrême de ce cylindre 24. Lorsque l'huile est introduite sous pression dans le cylindre 24, le piston 26, les têtes à crosses, les plateaux et les pistons procèdent à un filtrage et à la formation d'un gâteau C.
Le mécanisme de rappel des anneaux est monté à l'avant et à l'arrière de la machine et au niveau de la ligne centrale du filtre-presse.
Les anneaux 45 sont pourvus de deux oreilles fourchues 67 qui sont diamétralement opposées, comme représenté à la fig. 4. Le cylindre 24 porte des cylindres hydrauliques 68. La tête de résistance 20 porte des cylindres de guidage 69, situés au même niveau. Les cylindres hydrauliques 68 renferment des pistons 70 qui sont actionnés hydrauliquement de la gauche vers la droite (fig. 1), lorsque l'amenée d'huile dans le cylindre 24 est interrompue, ces pistons étant reliés à des tiges 71 traversant des coussinets-guides 72 montés dans des ouvertures 73 de la crosse 28 (fig. 5). Les tiges 71 sont percées axialement et taraudées, comme indiqué en 74, pour recevoir les extrémités réduites et filetées d'arbres 75. Ces arbres ont une longueur suffisante pour aboutir à la tête de résistance et pénétrer dans les cylindres de guidage 69.
Près de l'extrémité de droite (fig. 1), chacun des arbres 75 porte un collet 76, et des collets 88a à 881 engageant les extrémités fourchues 67a, etc.
Lorsque les ressorts 66 ont amené les anneaux 45 à la position de fermeture des chambres (représentée en la fig. 1), les oreilles 67a à 671 entrent en contact avec les collets correspondants 88a à 881 des arbres 75, de sorte que, lorsque le piston-plongeur 26 est déplacé vers la gauche, les oreilles 67 déplacent les arbres 75 également vers la gauche, ces arbres tirant les tiges de piston 71 et les pistons 70 vers la gauche.
Toutes les chambres se raccourcissent simultanément sous la poussée du piston-plongeur 26. Les pièces se déplacent en quelque sorte à la façon d'un accordéon ou d'un soufflet d'appareil photographique et occupent la position de la fig. 7.
Aussitôt que la poussée du piston-plongeur 26 cesse de s'exercer, les ressorts 66 agissent de manière à élargir l'assemblage, de sorte que les différentes pièces occupent la position représentée en la fig. 1. Comme on le voit dans cette figure, ce mouvement a provoqué le déplacement de chacun des pistons et des filtres à partir de la position de fermeture représentée en la fig. 6 où cet ensemble est placé contre le gâteau C, à la position où ledit ensemble a tiré le filtre de droite 38 (porté par le piston 33) à l'écart du gâteau C.
Lorsque du liquide sous pression est admis par les lumières 68a à l'extrémité gauche des cylindres 68, les pistons 70 et les collets 88a, 88b, etc., sont déplacés vers la droite, ils déplacent la crosse 28 et les anneaux 45 de manière à ouvrir les chambres (fig. 7 en pointillés).
Chacun des plateaux presseurs 29 présente un orifice d'admission taraudé 89 (fig. 6) duquel s'étend obliquement vers le bas un conduit foré 90 aboutissant à l'ouverture centrale 29' (fig. 7) qui, en regard du conduit 90, présente une rainure d'assemblage coulissante 91 (fig. 2). Les ouvertures centrales 29' reçoivent des obturateurs 92 (fig. 7) pourvus de clavettes 93 et présentant des conduits coudés 94 communiquant avec le conduit foré 90 (fig. 7).
Chacune des plaques porte-filtre 41 présente sur sa face arrière des rainures annulaires 99 (fig. 7) constituant des conduits, et présente également des rainures radiales 100 qui communiquent avec des forures 101 communiquant à leur tour avec des rainures annulaires 102 ménagées sur la face avant de la plaque.
La rainure annulaire extérieure 99 ménagée dans la face arrière de la plaque 41 permet au liquide coulant dans ladite rainure de descendre par gravité dans des forures 103 et 104 du plateau presseur et du piston, respectivement, comme représenté plus clairement en la fig. 8.
La face avant de chacune des plaques 41 présente des surfaces plates annulaires périphériques 105 et centrales 106 disposées dans le même plan. A l'extérieur de la surface plate 105 est disposée une surface biseautée 107, et à l'intérieur de la surface 106 est ménagée une autre surface biseautée 108. Une pièce d'écartement 109 affectant la forme d'un tamis composé de fils métalliques se croisant, lequel tamis est laminé, relativement grossier et aplati, est engagée dans une dépression 110 ménagée sur la face avant et allant de l'une à l'autre des surfaces plates 105, 106. Un tamis filtrant 111 (fig. 9), fait de fil métallique fin, et une plaque d'appui 112, en tôle perforée, sont pourvus de rebords coniques à la périphérie et près du centre, comme indiqué en 113 et 114 (fig. 8 et 8a) de façon à s'ajuster autour des surfaces biseautées 107 et 108.
Le tamis 111 et la plaque 112 sont soudés l'un à l'autre. Un anneau 115 maintenu par des vis 116 fixe le tamis filtrant.
Les rebords intérieurs des tamis filtrants fixés à celles des plaques 41 qui sont portées par les plateaux presseurs 29b à 29m sont fixés en place par des buses d'admission 117 qui sont pourvues d'une tête conique 118 et vissées dans des trous centraux 119 (fig. 7) des plaques 41, de telle sorte qu'elles font communiquer le conduit foré 90 avec la chambre du filtre-presse. La buse 117 est alésée coniquement, avec un faible angle de conicité, en 117a, et elle est évasée à environ 45 degrés en 1 17b (fig. 7a). Les tamis des filtres portés par les pistons sont fixés en place par des bouchons filetés 120.
Au lieu que la matière à filtrer soit admise aux chambres par des conduits communiquant directement avec le plateau presseur, il est évident que l'alimentation pourrait être effectuée à partir d'un plateau presseur par l'intermédiaire d'un piston et d'une buse.
L'opération de pompage remplit toutes les chambres de la matière filtrable, et une partie importante de la teneur en liquide est immédiatement refoulée à travers les tamis, de telle sorte qu'il se forme à l'intérieur des chambres des gâteaux semi-solides qui les remplissent complètement. On ferme alors les pompes d'alimentation en matière et l'on admet un liquide à haute pression au cylindre à plongeur.
En raison de sa pression élevée, qui peut être de l'ordre de 420 kg/cm2, ce liquide repousse avec force tous les pistons, anneaux, plateaux et pièces interposées vers les éléments stationnaires portés par la tête 20 du filtre-presse.
Ceci raccourcit les chambres et provoque l'expulsion du liquide résiduel que contiennent les gâteaux à travers les tamis et conduits de drainage. De plus, une partie de la matière solide tend à être repoussée à l'intérieur de la buse 117, où elle forme un bouchon de matière agglutinée destinée à obturer la buse. Cette action est indiquée à la fig. 7a par la densité des zones pointillées. Une partie de la matière fortement comprimée que contient la chambre tend à s'échapper en repassant dans la buse, mais elle rencontre les surfaces fortement in clinées et finement polies 1 17b de la base et s'affermit progressivement jusqu'au moment où elle forme un bouchon tassé qui fait définitivement obstacle à tout écoulement supplémentaire.
Le bouchon ainsi formé se comporte à la façon d'un clapet de retenue. I1 ne possède à son extrémité intérieure qu'un diamètre de 19 mm environ et se casse facilement, le filtrepresse étant ouvert, lorsque le gâteau tombe.
On remarquera que les filtres 38 sont caractérisés par l'absence de toutes saillies susceptibles de faire obstacle au mouvement latéral du gâteau. Lorsque la séparation initiale s'effectue entre le filtre et la face de droite du gâteau C, celui-ci présente une surface verticale lisse et exempte de cavités étranglées ; et lorsque le gâteau C se sépare du filtre de gauche, il présente une surface lisse semblable, à l'exception du bouchon de matière dont il sera parlé plus loin. Ces faces de séparation sont verticales dans les filtres-presses horizontaux.
Aussitôt que les anneaux 45 ont été suffisamment déplacés pour libérer les gâteaux, ceuxci tombent de la machine sur un transporteur, plan incliné, goulotte ou organe similaire, sans aucun empêchement ou sans qu'il soit nécessaire de leur communiquer un mouvement longitudinal quel qu'il soit.
Cette conformation de la face des gâteaux rend impossible de surcharger la machine au point que le gâteau risque d'être trop épais pour se dégager de saillies horizontales.
Le liquide exprimé à travers les éléments filtrants 38 pénètre dans les trous alignés (fig. 8) 103 et 104 des plateaux presseurs et des pistons et le liquide ainsi reçu s'écoule dans un conduit de sortie 121 aboutissant à l'extrémité inférieure du plateau presseur. Les divers conduits 121 sont reliés par des coudes 122 à un tuyau de drainage 123 qui amène le liquide exprimé à un chenal collecteur (non représenté) disposé longitudinalement dans la machine.
L'amenée de liquide se fait au moyen d'une tuyauterie et de pompes non représentées, alimentant les plateaux (sauf le plateau 29a) par des conduites 138 raccordées à l'orifice 89 (fig. 6).
Dans les filtres-presses du type décrit, il est toujours possible de créer des conditions permettant de mouvoir le matériau solide de façon à former un gâteau. Si les résidus ne sont pas uniformément filtrés, il se produit un mouvement latéral, dès que la pression hydraulique n'agit plus. Le matériau a toujours tendance à se déplacer vers des points de moindre consistance. Il se produit des glissements vers la périphérie ou l'orifice central. Le matériau doit aussi glisser le long de la face du filtre. Celle-ci est faite d'un treillis fin en fil d'acier inoxydable ou en métal Monel. La finesse de ce treillis varie de 20 X 250 mailles à 14 X 176 mailles. La tension des fils est naturellement relativement petite. Sous les hautes pressions atteintes, le matériau du gâteau est relativement dur.
Lorsqu'il y a un mouvement relatif entre le gâteau et les fils du filtre, les parties du gâteau engagées entre les mailles du filtre ont tendance à être coupées ou détachées du gâteau. Les fils sont ainsi soumis à des tensions pouvant provoquer des glissements ou des ruptures. Les filtres représentés en fig. 9-12 permettent d'éviter ces désagréments.
Les plaques d'appui 112 sont fabriquées en acier ou en gros fil tissé, de préférence roulé.
Ces plaques et les tamis filtrants 111 sont dimensionnés et formés de façon à présenter des surfaces coniques périphériques 140 et centrales 141, épousant les formes de la plaque 41.
La plaque 112 et le tamis 111 sont soudés l'un à l'autre le long de leurs bords en 150, et en leur milieu en 151 et en différentes parties intermédiaires en 152a, 152b et 152c. Ces soudures sont très étroites, par exemple 8 mm, de sorte qu'elles ne diminuent pratiquement pas la surface de filtrage. Ces soudures sont, de préférence, continues, de sorte qu'elles divisent la surface du filtre en plusieurs surfaces partielles annulaires. Chaque fil étant ainsi soudé à un autre fil et à la plaque, les tensions ne sont pas transmises dans la soudure, mais supportées par la plaque.
Le tamis-filtre disposé en face de l'orifice d'amenée présente des brides formées par les bords 150, 151, comme représenté en fig. 7, 8a, 9 et 10. Si l'on désire employer des tamis tels que représentés en fig. 7, 8, mais sans bouchon central 120, on prévoit des orifices de passage et la plaque d'appui ainsi que la pièce d'écartement sont plats au centre. Le tamis et la plaque présentent une soudure circulaire 152a. Lesdites brides périphériques peuvent être supprimées si l'on emploie un filtre plat.
Un filtre d'un type jusqu'ici usuel est représenté schématiquement en fig. 13. S'il y a, par exemple, une fuite près de la périphérie du filtre, le matériau a tendance à glisser radialement en direction des flèches X. Si la fuite est près du centre, le glissement de matériau se fait suivant les flèches Y. Dans les deux cas, ces forces provoquent des ruptures du tamis, dès qu'elles surpassent la tension des fils. Ces ruptures permettent au matériau de passer non filtré au travers du filtre.
Grâce au fait que le tamis proprement dit et la plaque de support sont fixés l'un à l'autre à leur périphérie et en divers points de leur surface, les tensions provoquées par les glissements de matériau gardent un caractère local.
Les forces agissantes sont transmises par les fils d'une petite surface à la plaque de support.
Les ruptures de fils sont ainsi pratiquement impossibles. Il est naturellement possible de prévoir les tracés les plus divers pour les lignes de soudure joignant le tamis et la plaque de support.