Procédé de filtrage U
La présente invention est relative à un procédé de filtrage.
Le procédé selon l'insention est caractérisé en ce que l'on pompe de la matière filtrable contenant un liquide et des solides non filtrables à travers une conduite d'amenée dans au moins une chambre présentant au moins un orifice de filtrage, une partie du liquide étant immédiatement refoulée à travers l'orifice de filtrage, de sorte qu'il se forme un gâteau semi-solide, après quoi l'on interrompt le pompage et l'on soumet l'intérieur de la chambre à une pression supérieure à la pression de pompage de manière à provoquer ainsi la sortie du liquide résiduel et la compression du gâteau, une partie des solides tendant à être repoussée à l'intérieur de la conduite d'amenée où elle forme un bouchon de matière agglutinée destiné à obturer cette conduite.
Le dessin annexé illustre le procédé et représente, à titre d'exemple, un filtre-presse pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui sera décrit à titre d'exemple seulement.
La fig. 1 est une vue en plan d'un filtrepresse horizontal avec arrachement partiel et coupe partielle,
la fig. 2 représente un plateau du filtre-presse,
la fig. 3 représente une plaque du filtre-presse,
la fig. 4 représente un anneau du filtre-presse,
la fig. 5 représente une crosse du filtre-presse,
la fig. 6 représente, à plus grande échelle, un plateau,
la fig. 7 est une vue en coupe selon la ligne 7-7 de la fig. 6,
la fig. 7a est, à une échelle plus grande, une vue en coupe verticale du bouchon,
la fig. 8 est, à plus grande échelle, une vue en coupe selon la ligne 8-8 de la fig. 6, et
la fig. 8a représente, à plus grande échelle, un détail de la fig. 7.
Le filtre-presse horizontal représenté 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 elle est destinée à recevoir un piston-plongueur 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 est susceptible de se déplacer 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 (fig. 7). 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 de douze pistons 33 (désignés par 33a) par des vis 34 qui traversent des trous élargis 35 du plateau 29a et sont vissés dans des trous taraudés 36 ménagés dans la face arrière du piston (voir 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 traversant des trous 40 ménagés dans des plaques 41 et 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 par un autre groupe de vis 34, indiqué en haut et à gauche, à 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 être ajustés soit autour des filtres 38, lorsqu'ils occupent la position de fermeture des chambres, qui est celle des fig. 1, 2, soit autour des pistons 33, comme représenté à la fig. 3. 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 (à la fig. 6 seuls les guides 51 sont visibles, les guides 50 sont disposés symétriquement par rapport aux plateaux 24) portés par les organes d'entretoisement inférieurs ou tirants 22. Les plateaux 29 sont percés de quatre trous 52 aux quatre angles, 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 de façon analogue, mais de diamètre plus petit.
La tête de résistance 20 porte quatre goujons 57 vissés dans cette tête et pourvus d'élargissements 58 (fig. 1) 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 présentent une extrémité de diamètre réduit. Les douilles 59 reçoivent des boulons 64, pourvus de têtes 65 (fig. 6) et vissés dans des douilles taraudées 62 (fig. 1). 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 évidements 55 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 à 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 considéré est placé. Ce plateau pousse 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 piston-plongeur 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 de 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 du gâteau C.
Le mécanisme de rappel des anneaux est monté à l'avant et à l'arrière de 1a 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 coussinetsguides 72 montés dans des ouvertures 73 de la crosse 28. Les tiges 71 sont percées axialement et taraudées, comme indiqué en 74, pour recevoir les extrémités, de diamètre réduit 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. PIès de l'extrémité de droite (fig. 1), chacun des arbres 75 porte un collet 76, et des collets 88a à 881 coopérant avec les extrémités fourchues 67a, etc...
Lorsque les ressorts 66 ont amené les anneaux 45 à la position de fermeture des chambres (représentée à 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 sont déplacées 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, déplaçant les différentes pièces de manière qu'elles occupent la position de la fig. 1. Ce mouvement provoque le déplacement de chacun des pistons et des filtres à partir de la position de fermeture représentée à la fig. 6, où cet ensemble est placé contre le gâteau C, jusqu'à la position où ledit ensemble tire le filtre de droite 38 (porté par le piston 33) à l'écart du gâteau C.
Lorsque du liquide sous pression est admis par des 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 pointillé).
Chacun des plateaux presseurs 29 présente un orifice d'admission taraudé 89 duquel s'étend obliquement vers le bas un conduit foré 90 aboutissant à l'ouverture centrale 29' qui, en regard du conduit 90, présente une rainure d'assemblage 91 (fig. 2). Les ouvertures centrales 29' sont disposées de manière à recevoir des obturateurs 92 pourvus de clavettes 93 et présentant des conduits coudés 94 (fig. 7) communiquant avec le conduit foré 90.
Chacune des plaques porte-filtre 41 présente sur sa face arrière des rainures annulaires 99 (fig. 7 et 8) 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 à 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. 8), 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 être ajustées autour des surfaces biseautées 107 et 108.
Ils 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 aux plaques 41 portées par les plateaux presseurs 29b à 29m sont fixés 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 sorte que le conduit foré 90 communique par le conduit
coudé 94 avec la chambre du filtre-presse.
La buse 117 est alésée coniquement, avec un
faible angle de coincité, en 117a, et elle est évasée
à environ 45 degrés en 117b. Les tamis des
filtres portés par les pistons sont fixés 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 evident 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 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 on envoie un liquide à haute pression dans le cylindre à plongeur. En raison de sa pression élevée, qui peut être de l'ordre de 420 dgcm2, 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 inclinées et finement polies 117b de la buse 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.
Il 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, ceux-ci 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 pouvoir être dégagé de saillies holizontales.
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 liqueur 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).