Procédé de filtrage en continu d'un fluide sous pression
et installation pour sa mise en oeuvre
La filtration a pour but d'éliminer, si possible en totalité, les matières solides en suspension dans un liquide, ceci par l'emploi de terres filtrantes, charbons, pierres poreuses, toiles, membranes frittées ou plastiques, etc., qui constituent les éléments filtrants au travers desquels passe le liquide pour séparer les résidus et alluvions qu'il contient. Cette filtration intervient par l'emploi d'appareillages divers, contenant des plaques, bougies, cartouches, groupées en un nombre plus ou moins grand. L'écoulement s'effectue latéralement de l'extérieur vers l'intérieur, ou vice versa. Le liquide passe par chute de pression en se séparant des impuretés qu'il contient.
Ces impuretés forment un sédiment qui s'accumule sur les filtres en formant un gâteau plus ou moins compact. Le courant de filtration ralentit au fur et à mesure de l'épaississement de ce gâteau qui colmate les filtres jusqu'à empêcher l'écoulement du liquide, ce qui nécessite une pression croissante pour vaincre cette résistance. En fonction de cette pression croissante, l'écoulement laminaire diminue et le sédiment forme une masse imperméable qui interrompt totalement le processus de filtration. Pour remédier à cet arrêt, il faut interrompre la filtration et extraire le gâteau. Dans les appareillages les plus courants, cette opération a lieu à l'aide d'un rinçage à contre-courant, ou à l'aide d'air comprimé ou de vapeur. Pour obtenir un débit en continu, on construit des appareils qui éliminent le gâteau ;en permanence.
Ce sont des appareils à filtres rotatifs ou à tambours, qui éliminent le gâteau dès qu'il a atteint une certaine épaisseur, par des dispositifs de brassage mécanique, sous forme de racloirs ou de cylindres. Ces appareils exigent une plus forte résistance qui agit sur les membranes filtrantes généralement faites en tissu, toile métallique, etc., qui doivent résister à la pression du liquide et du gâteau, réduisant sensiblement le courant. Ces appareils nécessitent des dispositifs de filtration volumineux, plus résistants.
Pour maintenir le débit désiré, on est dans l'obligation d'augmenter considérablement le périmètre de la superficie filtrante, ce qui augmente proportionnellement le volume de l'appareil, sa surface d'implantation, la capacité des organes filtrants, dont le coût et les frais d'entretien sont très élevés.
Le présent brevet a pour but d'éviter ces inconvénients. I1 a pour objet un procédé de filtrage en continu d'un fluide sous pression, caractérisé en ce que, au moyen d'au moins deux éléments de filtrage jumelés et pour éliminer périodiquement les résidus de filtrage, on provoque dans l'un desdits éléments, par des moyens commandés par une pression du fluide dépassant une pression prédéterminée, une inversion du sens de circulation du fluide.
Le brevet a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux éléments de filtrage jumelés reliés d'une part à une conduite d'amenée du fluide non filtré sous pression et, d'autre part, à une conduite de sortie du fluide filtré, chaque élément comprenant de plus, un organe de vidange et des moyens sensibles à la pression du fluide et à même, dès que ladite pression dépasse une valeur prédéterminée, de faire passer une partie du fluide filtré dans un élément, dans l'autre élément, en sens inverse du sens de filtrage, pour l'évacuer par l'organe de vidange dudit autre élément, en éliminant les résidus de filtrage.
La figure unique du dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'ins tallation pour la mise en oeuvre du procédé, objet du brevet.
L'installation représentée destinée à filtrer de l'eau, comprend trois éléments de filtrage F (1),
F (2), F (3) reliés d'une part, à travers des soupapes d'admission E (1), E (2), E (3) à une conduite d'amenée du fluide non filtré sous pression provenant d'une pompe P et d'autre part, à travers des soupapes de sortie A (1), A (2), A (3) à une conduite R de sortie du fluide filtré. Chaque élément de filtrage comprend encore une soupape de rin çage S(1), S(2), S(3), une soupape de vidange
V (1), V (2), V (3) et intercalés entre les soupapes d'admission et de sortie, un manomètre M (1),
M (2), M (3) contrôlant les pressions internes de chaque élément, les manomètres commandant le fonctionnement des différentes soupapes.
Les éléments de filtrage F (1), F (2), F (3) sont tous semblables et contiennent un même nombre de filtres tubulaires en métal fritté tel que du bronze poreux ou inoxydable retenant les résidus pendant que l'eau traverse les parois filtrantes.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant:
La pompe P refoule, sous pression, l'eau non filtrée vers les soupapes d'admission E des trois éléments F que l'eau traverse en étant filtrée pour s'écouler par les soupapes de sortie A et par la canalisation R. Si l'un des éléments, F (2) par exemple, contient à un moment donné une quantité de résidus telle que le filtrage ne s'effectue plus, le manomètre M (2) accuse une pression supérieure à la pression normale prédéterminée. Ce manomètre ferme alors la soupape A (2) et ouvre simultanément la soupape de rinçage S (2) et la soupape de vidange V (2). De l'eau filtrée de la conduite R s'écoule alors à contre-courant dans l'élément F (2) pour effectuer le rinçage de cet élément et éliminer les résidus par la vidange V (2). Ces résidus peuvent dans certains cas, être récupérés.
Pendant que l'élément F (2) est au rinçage, les éléments F (1) et F (3) filtrent sans interruption, sans être influencés par les opérations sur l'élément
F (2). Le temps de rinçage dépend du degré d'obturation de l'élément F (2), ce temps pouvant varier de quelques secondes à un maximum de quelques minutes et l'opération de filtrage reprenant automatiquement dès que la pression a repris sa valeur normale, par l'action du mécanisme commandé par le manomètre et agissant sur les différentes soupapes. I1 y aura lieu, pour obtenir un cycle constant et continu, de prévoir un débit suffisant afin de compenser le débit utilisé pour le rinçage. Le procédé décrit, présente l'avantage d'éviter l'adjonction de tout produit filtrant.
Continuous filtering process of a pressurized fluid
and installation for its implementation
The purpose of filtration is to eliminate, if possible entirely, the solids in suspension in a liquid, this by the use of filter earths, coals, porous stones, cloths, sintered or plastic membranes, etc., which constitute the filter elements through which the liquid passes to separate the residues and alluvium it contains. This filtration intervenes by the use of various apparatuses, containing plates, candles, cartridges, grouped in a more or less large number. The flow takes place laterally from the outside to the inside, or vice versa. The liquid passes through a pressure drop, separating from the impurities it contains.
These impurities form a sediment which accumulates on the filters, forming a more or less compact cake. The filtration current slows down as this cake thickens, which clogs the filters until it prevents the flow of liquid, which requires increasing pressure to overcome this resistance. As a function of this increasing pressure, the laminar flow decreases and the sediment forms an impermeable mass which completely interrupts the filtration process. To remedy this stoppage, the filtration must be interrupted and the cake removed. In the most common equipment, this operation takes place with the aid of back-flushing, or with the aid of compressed air or steam. To obtain a continuous flow, devices are built which eliminate the cake permanently.
These are devices with rotary filters or drums, which remove the cake as soon as it has reached a certain thickness, by mechanical stirring devices, in the form of scrapers or cylinders. These devices require a stronger resistance which acts on the filter membranes generally made of fabric, wire mesh, etc., which must withstand the pressure of the liquid and the cake, significantly reducing the current. These devices require bulky, more resistant filtration devices.
To maintain the desired flow, it is necessary to considerably increase the perimeter of the filtering surface, which proportionally increases the volume of the device, its implantation surface, the capacity of the filtering members, including the cost and the maintenance costs are very high.
The aim of the present patent is to avoid these drawbacks. It relates to a process for the continuous filtering of a pressurized fluid, characterized in that, by means of at least two twin filter elements and to periodically eliminate the filtering residues, one of said elements is caused , by means controlled by a fluid pressure exceeding a predetermined pressure, a reversal of the direction of flow of the fluid.
The patent also relates to an installation for the implementation of this process, characterized in that it comprises at least two twin filtering elements connected on the one hand to a supply pipe for unfiltered fluid under pressure and, on the other hand, to an outlet pipe for the filtered fluid, each element further comprising a drain member and means sensitive to the pressure of the fluid and even, as soon as said pressure exceeds a predetermined value, to pass a part of the fluid filtered in one element, in the other element, in the opposite direction to the direction of filtering, to evacuate it through the drain member of said other element, eliminating the filtering residues.
The single figure of the appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the installation for carrying out the process, the subject of the patent.
The installation shown for filtering water comprises three filtering elements F (1),
F (2), F (3) connected on the one hand, through inlet valves E (1), E (2), E (3) to a supply pipe for unfiltered fluid under pressure coming from 'a pump P and on the other hand, through outlet valves A (1), A (2), A (3) to an outlet line R for the filtered fluid. Each filter element further comprises a flushing valve S (1), S (2), S (3), a drain valve
V (1), V (2), V (3) and interposed between the inlet and outlet valves, a manometer M (1),
M (2), M (3) controlling the internal pressures of each element, the manometers controlling the operation of the various valves.
Filter elements F (1), F (2), F (3) are all similar and contain an equal number of sintered metal tubular filters such as porous or stainless bronze retaining residue as water passes through the walls filtering.
The operation of the installation is as follows:
The pump P delivers, under pressure, the unfiltered water to the inlet valves E of the three elements F which the water passes through while being filtered to flow through the outlet valves A and through the pipe R. If l 'one of the elements, F (2) for example, contains at a given moment a quantity of residue such that the filtering no longer takes place, the manometer M (2) shows a pressure greater than the predetermined normal pressure. This manometer then closes the valve A (2) and simultaneously opens the flushing valve S (2) and the drain valve V (2). Filtered water from the line R then flows against the current in the element F (2) to rinse this element and remove the residues through the drain V (2). These residues can in some cases be recovered.
While element F (2) is flushing, elements F (1) and F (3) filter continuously, without being influenced by operations on the element
F (2). The rinsing time depends on the degree of blockage of element F (2), this time varying from a few seconds to a maximum of a few minutes and the filtering operation automatically resuming as soon as the pressure returns to its normal value, by the action of the mechanism controlled by the pressure gauge and acting on the various valves. To obtain a constant and continuous cycle, it will be necessary to provide a sufficient flow rate to compensate for the flow rate used for rinsing. The method described has the advantage of avoiding the addition of any filter product.