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APPAREIL DE FILTRATION AVEC ELEMENTS FILTRANTS, A ORIFICE CENTRAL'RECEVANT
UNE COLONNE'TUBULAIRE.
Cette invention, a pour objet un appareil de filtration du type comprenant plusieurs éléments filtrants horizontaux réunis les uns aux autres pour former un empilage à l'intérieur d'une cuve cylindrique, la construction étant étudiée de manière que le liquide circule à travers la pâte filtrante portée par lesdits éléments pour gagner une colonne cen- trale tubulaire par laquelle le liquide s'écoule au dehors sous son propre poidso
Cet appareil de filtration est utilisable pour diverses appli- cations industrielles et en particulier pour la clarification de divers liquides et la séparation des particules solides contenues dans des liqui- des tels que les acides, les huiles, les sirops, les vins, les bières, les vernis les laques,
etc..
L appareil de filtration.\) objet de l'invention, est caractéri- sé par divers perfectionnements parmi--lesquels on peut citer : a) Un anneau d'espacement de forme spéciale monté entre chaque paire d'éléments filtrants adjacents sur leurs bords externes. b) Des organes supportés par chaque anneau d'espacement au-des- sus duquel ils se dressent pour former des guides assurant le maintien des éléments filtrants voisins selon l'alignement vertical requise c) Un dispositif grâce auquel lair emprisonné entre les élé- ments filtrants peut s'échapper vers l'extérieur à travers les anneaux d'es- pacement pour pénétrer dans la masse du liquide en des points adjacents aux parois de la.
cuve, afin de s'élever à travers lui jusqu'à un dôme for- mé par le sommet de cette cuve et s'en échapper en passant par un évent ad hoc muni d'un robinet.
Dans le dessin annexé est représenté,, à titre d'exemple, un mo-
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de de réalisation possible de cet appareil de filtration.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale centrale de l'ensemble de cet appareil.
La fig. 2 est une vue en coupe fragmentaire dessinée à plus grande échelle faite diamétralement à deux éléments filtrants et aux or- ganes associés à eux.
La fig. 3 est une vue semblable à la. fig. 2 montrant un élé- ment filtrant constituant une légère variante de construction.
La fig. 4 est une vue de détail fragmentaire montrant l'an- neau d'espacement qui sépare les plateaux filtrants voisins le long de leurs bords externes.
Suivant la construction qui est représentée, l'appareil com- prend une cuve cylindrique T portée par des pieds 5 et comportant un fond inférieur 6 bombé vers le bas et un fond supérieur 7 bombé vers le haut et formant dôme. Ce fond supérieur 7 peut être maintenu fermement en pla- ce par des boulons 9. pouvant pivoter par rapport à la cuve-! et engagés dans des pattes 10 faisant saillie par rapport à sa partie supérieure.
Un évent ,Il commandé par un robinet et un manomètre 12 sont montés sur le fond supérieur '1 de la cuve T (comme représenté). Cette construction est d'ailleurs classique, dans les appareils de ce genre et n'a pas besoin d'être décrite davantage.
Une tubulure d'admission 13 est reliée au fond inférieur 6 de la cuve T à une certaine distance de son centre pour y faire arriver le liquide qui doit être filtré. L'évacuation du liquide hors de la cuve s'opère par une colonne axiale 14 fixée à son fond inférieur 6 et traver- sant ce dernier pour porter à son extrémité inférieure une bague fixe 15.
Au-dessous de cette bague mais coaxialement à elle se trouve un croisillon 16 et au-dessous de ce dernier une deuxième bague 17 traversée par des bou- lons 18 qui jonctionnent les deux bagues 15 et 17 ainsi que le croisillon 16 selon un ensemble inapte à vibrer. Au-dessous de la bague inférieure 17 se trouve une tubulure de sortie ou de purge 19 par laquelle peut s'échapper le liquide qui descend par la colonne 14 et qui passe à travers le croisillon 16. A son extrémité supérieure la colonne 14 porte une tête épanouie 20 fixée invariablement à elle, par exemple par soudage.
La construction de l'appareil telle qu'elle vient d'être décri- te concerne uniquement la cuvea sa partie supérieure et ses tubulures d'en- trée et de sortie. Il reste à décrire le système filtrant proprement dit qui fonctionne à l'intérieur de la cuve T et qui comprend essentiellement un anneau supérieur 21 formant tête, un anneau inférieur 22 formant embase et un groupe déléments filtrants superposés placés entre ces deux anneaux.
Ces éléments filtrants (dont le nombre'peut varier suivant les dimensions et la capacité de la cuve) sont reliés les uns aux autres pour former un ensemble unitaire. Etant donné qu'ils sont tous semblablesil suffit d'en décrire un seul.
Comme le montre la fig. 2, chaque élément filtrant comprend un plateau circulaire non perforé P présentant dans sa partie périphérique une bosse 23 faisant saillie vers le haut au delà de laquelle il se prolonge horizontalement sous la forme d'un rebord externe 24. Le corps du plateau P présente une légère déclivité vers sa partie centrale où il forme une bosse 25 en saillie vers le bas ménageant un rebord interne 26 entourant un grand orifice 27 centrals Chaque plateau P porte sur son rebord interne 26 un manchon!! dont le corps 30 est pourvu d'un col rabattu Il en saillie vers le haut. Plusieurs orifices radiaux espacés 32 sont pratiqués dans le corps 30 du manchon H.
L'extrémité inférieure du corps 30 du manchon H
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s'appuie contre le rebord interne 26 d'un plateau quelconque pour supporter par sa face supérieure le rebord interne du plateau adjacent qui se trouve immédiatement au-dessus.
Le corps 30 de chaque machon H assure également le support de la partie périphérique interne d'un plateau perforé S qui est associé à lui. Ce plateau à claire-voie peut constituer un tami comme indiqué ci-après. Le pourtour externe de ce tamis S s'appuie contre un siège 34 placé légèrement vers l'intérieur par rapport au rebord externe du plateau P. Ge tamis S est maintenu séparé de son plateau de support par une distance sensiblement uniforme en tous les points.
En vue de ce ré- sultat, le tamis S présente de distance en distance et vers le bas des ma-
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melons .J.2. situés entre son bord interne et son bord externe et s'appuyant contre le plateau filtrante Il y a avantage à ce que ces mamelons 35 soient équidistants pour assurer le support du tamis S aux endroits désirés dans toute l'étendue de sa superficie.,
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Suivant la variante de réalisation que montre la frigo 3 et qui n intéresse que le dispositif despacement placé entre le plateau et le tamis S,
le reste de la construction de Isolément filtrant étant le même que déjà décrite cest le plateau non perforé qui présente de distance en distance des mamelons 37 dirigés ici vers le haut et portant contre la face de dessous du tamis qui forme un seul plana Que le tamis soit établi comme
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le montre la figo 2 ou comme le montre la fig. 3s il supporte par sa face supérieure une paroi filtrante 38 telle quune toile à mailles fines ou un papier filtrant apte à séparer les matières solides du liquide qui le tra- verse et à débarrasser le liquide traité de divers constituants ou éléments solides qu'il peut être indésirable d'y laisser subsister.
Les agents fil- trants permettant d'obtenir ce résultat sont connus d'ailleurs dans la
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technique et ne font pas en eux-mêmes partie de 19invention.
Chaque élément filtrant porte sur sa face supérieure un anneau despacement 40 dont le diamètre est sensiblement égal à celui de son pla- teau non perforé et mesure dans le sens axial une longueur égale à celle
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du corps J2 dshn manchon quelconque Ho L2élément filtrant adjacent qui est porté par cet anneau deebpacement est espacé de Isolément filtrant pla- cé immédiatement en=dessous dune distance uniforme en tous les points.
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Le pourtour interne de chaque tamis S seappuie contre la partie supérieure du corps 30 deun manchon quelconque He La distance qui le sépare du re- bord 26 du plateau associé P est égale à la longueur (mesurée dans le sens axial) de l'anneau d9egpacement sur son rebord externe.
Les manchons Il sont superposés de manière à former une colonne dont les éléments adjacents portent contre la face supérieure du rebord interne 26 d'un plateau 9 et
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contre la face inférieure du pourtour interne du tamis S appartenant au même élément filtrante Grâce à cette disposition des éléments filtrants supportés à quelque distance les uns des autres selon leurs bords internes et externes ainsi qu'entre ces derniers, l'ensemble ainsi réalisé mesure une distance qui lui permet de se loger dans la cuve T.
L'élément filtrant placé tout à fait en bas s'appuie contre
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Panneau inférieur 2h, tandis que sur Isolément filtrant placé tout â fait en haut s'appuie Panneau supérieur 21. Chacun de ces anneaux est pourvu de plusieurs pattes perforées 42 et 43. Quand ces anneaux sont réglés grâce à un déplacement angulaire convenable, de manière à occuper les po- sit,ions correctes, ces pattes 42 et se trouvent à l'opposé l'une de l'autre, de façon à recevoir des boulons 44 assurant leur jonction.
La tête de chacun de ces boulons bute contre une des pattes; son extrémité opposée se visse dans une partie filetée de l'autre, de sorte que, quand tous les boulons sont serrés, les divers éléments filtrants placés entre eux sont comprimés dans les régions de leurs bordures externes.
Ce mode d'assemblage des éléments filtrants qui permet, bien
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entendu, par une opération inversés de séparer ces éléments en vue du net- toyage, des réparations ou des remplacements sera généralement effectué en dehors de la cuve T en enlevant ou remettant en place l'ensemble des éléments filtrants assemblés à l'aide d'un appareil de levage convenable (non représenté).
Une fois que le groupe ainsi constitué a été placé dans la cuve, on monte un chapeau 45 au-dessus du manchon H de l'élément fil- trant formant le sommet de la pile., afin d'assurer la fermeture de l'ex- trémité supérieure de la colonne axiale creuseo Ce chapeau 45 est traver- sé par un boulon 47 dont la tête demeure engagée sur lui;, ce boulon traver- sant axialement cette colonne et étant relié à un manchon taraudé 49 mon- té fixe sur le croisillon 16.
Après l'engagement ainsi pratiquée on fait avancer le boulon axial par rotation, afin de comprimer les éléments filtrants dans la région de leurs bords internes et d'immobiliser l'ensem- ble ainsi constitué dans la cuve :[ sur la tête de support 20 prévue à cet effet.
Les anneaux d'espacement ont une construction spéciale en ce sens que chacun d'eux est muni de distance en distance d'orifices 50 et entre ces derniers et sur son bord supérieur de canaux radiaux 51. De plus, chaque anneau d'espacement 40 porteà des intervalles convenables des gou- jons de guidage verticaux 52 dont les extrémités opposées dépassent au-des- sus et au-dessous de l'anneau en question (voir les figso et 3).
Les extrémités saillantes des goujons de guidage 52 sont étudiées de manière à porter contre les faces externes des anneaux d'espacement placés au-dessus et au-dessous de celui qui les supportée Comme chaque anneau d'espacement 40 est rationnelement muni de plusieurs goujons 52, chaque élément filtrant se trouve,
quand l'assemblage se produits guidé jusqu'à une position pla- cée coaxialement à celle des autres sans pouvoir se déplacer latéralemento
Au cours du fonctionnement d'un appareil de filtration présen- tant la construction qui vient d'être décrites le liquide pénétrant par la tubulure d'admission 13 s'élève à l'intérieur de la cuve T jusqu'à une certaine hauteur vers le sommet de celle-cio Le liquide s'écoule ensuite vers l'intérieur en traversant les 'orifices 50 des anneaux d'espacement 40 pour pénétrer dans les espaces situés entre les éléments filtrants adjacents.
Le liquide peut descendre librement à travers chaque paroi filtrante 38 garnissant la face supérieure du tamis S dans l'étroit espace circulaire délimité entre les deux éléments filtrants voisins. Après que le liquide filtré a traversé jusqu'au-dessous du tamis S, il progresse par gravité à travers les orifices 32, puis vers le bas à travers la colonne jusqu'à son échappement par la tubulure de sortie 19.
Comme on le voit, le circuit s'établit dans chaque cas dans des conditions telles que le liquide pro- gresse vers l'intérieur dans les espaces situés entre les éléments filtrants adjacents, puis traverse leurs parois filtrante.9 pour s'écouler ensuite par la colonne centrale de l'appareil vers la tubulure de purge de ce dernière Au cours de la succession des opérations qui se déroulent comme il vient d'être dit, un tourteau de filtration tend à s'accumuler sur les parois filtrantes et à entravers le fonctionnement de l'appareila Le fonctionne- ment doit donc être périodiquement interrompu pour permettre de dégager le dôme supérieur de la cuve et, à l'aide d'un appareil de levage appropriée d'enlever l'ensemble des éléments filtrants en vue du nettoyage et le cas échéant,
du remplacement des parois filtranteso Le déroulement des opérations est simple et peut être exécuté rapidement en des temps qui varient d'ail- leurs de durée selon la nature et l'état du liquide soumis au traitement.
S'il s'agit de certains liquides comme;, par exemple;, la bière en cours de fabrication dans une brasseries il peut arriver que certains gaz soient emprisonnés dans la masse du liquidée Il faut donc permettre à ces gaz de s'échapper sans demeurer dans la masse du liquide tandis qu'ils parcourent le circuit de filtration.
Dans le présent appareil, cet échap- pement peut s'accomplir aisément grâce à l'inclinaison vers le haut et vers l'extérieur des plateaux non perforés ' qui sont relevés dans le voisinage
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de leurs bords externes, de manière à ménager des rebords externes reposant contre les faces supérieures des anneaux d'espacement 40, et par les canaux transversaux qui sont ménagés dans les faces supérieures de ces anneaux 40, ce qui permet aux gaz ou à l'air emprisonnés au sein de la masse du liquide de s'échapper librement vers l'extérieur.
L'air emprisonné'peut alors s'élever librement à travers la masse de liquide voisine des parois de la cuve et jusqu'à sa partie supérieure formant dôme de laquelle cet air peut s'échapper par 1-'évent 11 pourvu d'un robineto
Les détails de réalisation constructive de cet appareil de fil- tration peuvent être modifiés,, sans s'écarter de l'invention,\) dans le do- maine des équivalences mécaniques.
REVENDICATIONS.
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FILTRATION UNIT WITH FILTER ELEMENTS, CENTRAL RECEIVING ORIFICE
A 'TUBULAR COLUMN.
This invention relates to a filtration apparatus of the type comprising a plurality of horizontal filter elements joined together to form a stack within a cylindrical vessel, the construction being designed so that the liquid circulates through the paste. filter carried by said elements to gain a central tubular column through which the liquid flows out under its own weight
This filtration apparatus can be used for various industrial applications and in particular for the clarification of various liquids and the separation of solid particles contained in liquids such as acids, oils, syrups, wines, beers, etc. varnishes lacquers,
etc ..
The filtration apparatus. \) Object of the invention is characterized by various improvements among which one can quote: a) A spacer ring of special shape mounted between each pair of adjacent filter elements on their edges external. b) Members supported by each spacer ring above which they rise to form guides ensuring the maintenance of neighboring filter elements in the required vertical alignment c) A device through which the air trapped between the elements filters can escape outward through the spacer rings to penetrate the bulk of the liquid at points adjacent to the walls of the.
tank, in order to rise through it to a dome formed by the top of this tank and to escape from it by passing through an ad hoc vent fitted with a tap.
In the accompanying drawing is shown ,, by way of example, a mo-
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possible embodiment of this filtration device.
Fig. 1 is a central vertical sectional view of the assembly of this apparatus.
Fig. 2 is a fragmentary sectional view drawn on a larger scale made diametrically to two filter elements and the organs associated with them.
Fig. 3 is a view similar to. fig. 2 showing a filter element constituting a slight alternative construction.
Fig. 4 is a fragmentary detail view showing the spacer ring which separates neighboring filter trays along their outer edges.
According to the construction which is shown, the apparatus comprises a cylindrical tank T carried by feet 5 and comprising a lower bottom 6 curved downwards and an upper bottom 7 curved upwards and forming a dome. This upper bottom 7 can be held firmly in place by bolts 9 which can pivot with respect to the tank! and engaged in tabs 10 projecting from its upper part.
A vent, II controlled by a valve and a manometer 12 are mounted on the upper bottom 1 of the tank T (as shown). This construction is, moreover, conventional in devices of this type and does not need to be described further.
An intake pipe 13 is connected to the lower bottom 6 of the tank T at a certain distance from its center in order to bring there the liquid which is to be filtered. The liquid is removed from the tank via an axial column 14 fixed to its lower bottom 6 and passing through the latter to carry a fixed ring 15 at its lower end.
Below this ring but coaxially with it is a spider 16 and below the latter a second ring 17 crossed by bolts 18 which join the two rings 15 and 17 as well as the spider 16 in an unsuitable assembly. to vibrate. Below the lower ring 17 there is an outlet or purge pipe 19 through which the liquid which descends through the column 14 and which passes through the cross member 16 can escape. At its upper end, the column 14 carries a spread head 20 invariably attached to it, for example by welding.
The construction of the apparatus as it has just been described concerns only the bowl, its upper part and its inlet and outlet pipes. It remains to describe the actual filtering system which operates inside the tank T and which essentially comprises an upper ring 21 forming a head, a lower ring 22 forming a base and a group of superimposed filter elements placed between these two rings.
These filter elements (the number of which may vary depending on the dimensions and capacity of the tank) are connected to each other to form a unitary assembly. Since they are all alike, it suffices to describe only one.
As shown in fig. 2, each filter element comprises an unperforated circular plate P having in its peripheral part a bump 23 projecting upwards beyond which it extends horizontally in the form of an external rim 24. The body of the plate P has a slight slope towards its central part where it forms a bump 25 projecting downwards leaving an internal rim 26 surrounding a large central orifice 27 Each plate P carries on its internal rim 26 a sleeve !! the body 30 of which is provided with a turned-down collar projecting upwards. Several spaced radial orifices 32 are made in the body 30 of the sleeve H.
The lower end of the body 30 of the sleeve H
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rests against the internal rim 26 of any tray to support by its upper face the internal rim of the adjacent tray which is immediately above it.
The body 30 of each machon H also provides support for the internal peripheral part of a perforated plate S which is associated with it. This skeleton tray can constitute a tami as indicated below. The outer periphery of this sieve S rests against a seat 34 placed slightly inward with respect to the outer edge of the plate P. Ge sieve S is kept separate from its support plate by a substantially uniform distance at all points.
In view of this result, the sieve S presents from distance to distance and towards the bottom of the ma-
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melons .J.2. located between its inner edge and its outer edge and resting against the filter plate. It is advantageous that these nipples 35 are equidistant to ensure the support of the screen S at the desired locations throughout its area.
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According to the variant embodiment shown by the fridge 3 and which only interests the spacing device placed between the plate and the sieve S,
the rest of the construction of the filter insulation being the same as already described, it is the non-perforated plate which has nipples 37 here directed upwards and bearing against the underside of the sieve which forms a single plane that the sieve be established as
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shown in figo 2 or as shown in fig. 3s it supports by its upper face a filtering wall 38 such as a fine mesh cloth or a filter paper capable of separating the solids from the liquid which passes through it and of ridding the treated liquid of various constituents or solid elements which it can be undesirable to let it subsist.
The filtering agents making it possible to obtain this result are known elsewhere in the
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technical and do not in themselves form part of the invention.
Each filtering element has on its upper face a spacing ring 40 the diameter of which is substantially equal to that of its non-perforated plate and measures in the axial direction a length equal to that of its non-perforated plate.
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from the body J2 dshn any sleeve Ho L2 the adjacent filter element which is carried by this displacement ring is spaced from the filter element placed immediately below a uniform distance at all points.
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The inner periphery of each screen S rests against the upper part of the body 30 of any sleeve He The distance between it and the rim 26 of the associated plate P is equal to the length (measured in the axial direction) of the spacing ring on its outer edge.
The sleeves II are superimposed so as to form a column whose adjacent elements bear against the upper face of the internal rim 26 of a plate 9 and
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against the underside of the inner periphery of the sieve S belonging to the same filter element Thanks to this arrangement of the filter elements supported at some distance from each other along their internal and external edges as well as between the latter, the assembly thus produced measures a distance which allows it to fit in the T tank.
The filter element placed at the very bottom leans against
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Lower panel 2 o'clock, while on the filter element placed at the very top rests Upper panel 21. Each of these rings is provided with several perforated tabs 42 and 43. When these rings are adjusted by means of a suitable angular displacement, in such a way to occupy the correct positions, these legs 42 and are located opposite one another, so as to receive bolts 44 ensuring their junction.
The head of each of these bolts butts against one of the legs; its opposite end screws into a threaded portion of the other, so that when all the bolts are tightened, the various filter elements placed between them are compressed in the regions of their outer edges.
This method of assembling the filtering elements which allows, well
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of course, by a reverse operation of separating these elements for cleaning, repairs or replacements will generally be carried out outside the tank T by removing or replacing all the filter elements assembled using a suitable lifting device (not shown).
Once the group thus formed has been placed in the tank, a cap 45 is mounted above the sleeve H of the filter element forming the top of the stack., In order to ensure the closure of the former. - upper end of the hollow axial column This cap 45 is crossed by a bolt 47, the head of which remains engaged on it ;, this bolt axially traversing this column and being connected to a threaded sleeve 49 fixedly mounted on the spider 16.
After the engagement thus practiced, the axial bolt is moved forward by rotation, in order to compress the filtering elements in the region of their internal edges and to immobilize the assembly thus formed in the tank: [on the support head 20 provided for this purpose.
The spacer rings have a special construction in that each of them is provided spaced apart with orifices 50 and between them and on its upper edge with radial channels 51. In addition, each spacer ring 40 carries at suitable intervals vertical guide pins 52, the opposite ends of which protrude above and below the ring in question (see Figs. 3 and 3).
The projecting ends of the guide pins 52 are designed so as to bear against the external faces of the spacer rings placed above and below the one which supported them As each spacer ring 40 is rationally provided with several studs 52 , each filter element is located,
when the assembly is produced guided to a position placed coaxially with that of the others without being able to move laterally.
During the operation of a filtration apparatus having the construction which has just been described, the liquid entering through the inlet pipe 13 rises inside the tank T up to a certain height towards the bottom. top of it Liquid then flows inwardly through the orifices 50 of the spacer rings 40 to enter the spaces between adjacent filter elements.
The liquid can descend freely through each filter wall 38 lining the upper face of the screen S in the narrow circular space delimited between the two neighboring filter elements. After the filtered liquid has passed through to below the S screen, it progresses by gravity through the ports 32 and then down through the column until it exits through the outlet port 19.
As can be seen, the circuit is established in each case under conditions such that the liquid progresses inwards in the spaces between the adjacent filter elements, then passes through their filter walls. 9 to then flow through the central column of the apparatus towards the purge pipe of the latter During the succession of operations which take place as has just been said, a filter cake tends to accumulate on the filtering walls and to hinder the operation of the devicea Operation must therefore be periodically interrupted to allow the upper dome of the tank to be released and, using an appropriate lifting device, to remove all the filtering elements for cleaning and optionally,
replacement of the filtering walls o The course of operations is simple and can be carried out quickly in times which vary in length depending on the nature and state of the liquid subjected to treatment.
If it is about certain liquids such as ;, for example ;, beer being manufactured in a brewery, it may happen that certain gases are trapped in the mass of the liquid.These gases must therefore be allowed to escape without remain in the bulk of the liquid as they travel through the filtration circuit.
In the present apparatus, this escape can be easily accomplished by the upward and outward tilt of the unperforated trays which are raised in the vicinity.
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of their outer edges, so as to provide outer edges resting against the upper faces of the spacer rings 40, and by the transverse channels which are formed in the upper faces of these rings 40, which allows gas or air trapped within the mass of the liquid to escape freely to the outside.
The trapped air can then rise freely through the mass of liquid adjacent to the walls of the tank and to its upper part forming a dome from which this air can escape through 1-vent 11 provided with a tapo
The details of the construction of this filtration apparatus can be modified, without departing from the invention, \) in the field of mechanical equivalences.
CLAIMS.