CA1173793A - Procede et dispositif pour fractionner une suspension au moyen d'un tamis filtrant decolmate en continu par une vague de pressions et de depressions - Google Patents
Procede et dispositif pour fractionner une suspension au moyen d'un tamis filtrant decolmate en continu par une vague de pressions et de depressionsInfo
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- CA1173793A CA1173793A CA000382302A CA382302A CA1173793A CA 1173793 A CA1173793 A CA 1173793A CA 000382302 A CA000382302 A CA 000382302A CA 382302 A CA382302 A CA 382302A CA 1173793 A CA1173793 A CA 1173793A
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Abstract
Procédé pour le fractionnement de suspension de particules solides dans un liquide, du type dans lequel on fait passer ladite suspension à travers un tamis filtrant, caractérisé: en ce que l'on dirige la suspension dans une direction parallèle à l'axe longitudinal d'un manchon perforé souple, élastiquement déformable, formant tamis filtrant, et en ce que en continu, on créé à l'intérieur de ce manchon une succession de pressions et de dépressions qui se déplace au moins principalement à contre courant par rapport au sens d'écoulement du flux de la suspension. Et un dispositif pour mettre en oeuvre ce procédé.
Description
1~'73793 , L'invention concerne un procede et un dispositif pour le fractionnement de suspensions de particules solides dans un liquide; elle se rapporte plus particulièrement, mais non specifiquement, a un procede et un dispositif pour traiter des suspensions fibreuses dans l'industrie papetiere.
Dans la suite de la description,-l'invention sera plus particulierement decrite dans son application préférée à l'industrie papetiere.
En papeterie, il est bien connu d'essayer de recu-pérer les fibres dans les suspensions rejetées aux egouts.
; Mais la faible concentration de ces suspensions qui est de l'ordre de 0,2 et l g de matières solides par litre oblige ;
à traiter de très grandes quantites d'eau.
Or, les procédes jusqu'ici connus qui permettent de traiter économiquement de très grandes quantites de sus-pensions a faible concentration ne permettent pas de realiser simultanément le fractionnement de la phase solide contenue .I dans les effluents pour en recuperer la partie valorisable.
On peut, par exemple décanter ou "flotter" les effluents avant de les rejeter, ce qui permet de purifier l'eau, mais ne permet pas de récupérer sélectlvement les flbres de la suspension épaissie qui est alors entièrement rejetée a la décharge.
On perd ainsi des quantités importantes de matieres premi2res qui, par ailleurs, deviennent de plus en plus coûteuses.
Dans le brevet américain 3,833,468, délivré le 3 septembre 1974 et ayant pour inventeur Arthur BONIFACE on ' a suggéré d'épurer des suspensions au moyen d'un tamis incliné ' 30 formé par une grille courbe et rigide. Cette solution adap-tée pour retenir les grosses impuretés, telles que les bûchettes et les graviers, n'est cependant pas efficace pour récupérer sélectivement les fibres, car, a la longue, les grilles sont colmatées par lesdites fibres qui ont la .,,,, , A
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Dans la suite de la description,-l'invention sera plus particulierement decrite dans son application préférée à l'industrie papetiere.
En papeterie, il est bien connu d'essayer de recu-pérer les fibres dans les suspensions rejetées aux egouts.
; Mais la faible concentration de ces suspensions qui est de l'ordre de 0,2 et l g de matières solides par litre oblige ;
à traiter de très grandes quantites d'eau.
Or, les procédes jusqu'ici connus qui permettent de traiter économiquement de très grandes quantites de sus-pensions a faible concentration ne permettent pas de realiser simultanément le fractionnement de la phase solide contenue .I dans les effluents pour en recuperer la partie valorisable.
On peut, par exemple décanter ou "flotter" les effluents avant de les rejeter, ce qui permet de purifier l'eau, mais ne permet pas de récupérer sélectlvement les flbres de la suspension épaissie qui est alors entièrement rejetée a la décharge.
On perd ainsi des quantités importantes de matieres premi2res qui, par ailleurs, deviennent de plus en plus coûteuses.
Dans le brevet américain 3,833,468, délivré le 3 septembre 1974 et ayant pour inventeur Arthur BONIFACE on ' a suggéré d'épurer des suspensions au moyen d'un tamis incliné ' 30 formé par une grille courbe et rigide. Cette solution adap-tée pour retenir les grosses impuretés, telles que les bûchettes et les graviers, n'est cependant pas efficace pour récupérer sélectivement les fibres, car, a la longue, les grilles sont colmatées par lesdites fibres qui ont la .,,,, , A
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2 --fâc~euse tendance a se planter perpendiculairement a la grille filtrante.
On a egalement suggere d'utiliser des panneaux tamiseurs equipes de toiles souples filtrantes. Neanmoins, ces filtres se colmatent egalement assez rapidement, malgre l'effet additionnel soit de vibrations, soit de pulverisations d'eau par des rampes d'arrosage.
Dans le brevet britannique 485,553, accepte et plublie le 20 mai 1938, et ayant pour inventeur Emil GOTTHOLD
OESCH,on a decrit un appareil pour la filtration des pâtes : papetières forme par une serie rectiligne de tamis à fentes rigides inclinees que traverse la suspension à epurer et dans lequel le filtrat de chaque tamis est recueilli dans des chambres separées o~ un diaphragme lui applique des pulsations de pression. Ainsi, le decolmatage s'effectue par un va et vient du filtrat à travers le tamis, ce qui risque d'une part de reintroduire une partie des fines et de l'eau dans la suspension a traiter et d'autre part, est insuffisant pour desorganiser le matelas fibreux retenu par le tamis.
Dans le brevet allemand 336,127, du 20 août 1921 ayant pour inventeur Max MOHN, on a associe à un tamis horizontal à fentes des ailettes disposées dans la chambre de collecte du filtrat et, tournant dans le sens d'écoule-ment de la suspension à épouser. Outre les inconv~nients ; cités ci-dessus, ce dispositif approprie a l'extraction des agglomerats de fibres ne permet pas de fractionner economique-; ment des fibres plus individualisees du fait même du tamis a fentes, a savoir faibles debits et pertes notables en fibres, donc inadaptation au traitement des suspensions tres diluees.
Dans le brevet français 1,145,263, publié le 24 octobre 1957 et ayant pour inventeur Victor HALSTRICK K.~., - on a décrit un procéde d'égouttage de produits a grains fins et a forte teneur en eau, dans lequel la toile filtrante est ~, :.
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On a egalement suggere d'utiliser des panneaux tamiseurs equipes de toiles souples filtrantes. Neanmoins, ces filtres se colmatent egalement assez rapidement, malgre l'effet additionnel soit de vibrations, soit de pulverisations d'eau par des rampes d'arrosage.
Dans le brevet britannique 485,553, accepte et plublie le 20 mai 1938, et ayant pour inventeur Emil GOTTHOLD
OESCH,on a decrit un appareil pour la filtration des pâtes : papetières forme par une serie rectiligne de tamis à fentes rigides inclinees que traverse la suspension à epurer et dans lequel le filtrat de chaque tamis est recueilli dans des chambres separées o~ un diaphragme lui applique des pulsations de pression. Ainsi, le decolmatage s'effectue par un va et vient du filtrat à travers le tamis, ce qui risque d'une part de reintroduire une partie des fines et de l'eau dans la suspension a traiter et d'autre part, est insuffisant pour desorganiser le matelas fibreux retenu par le tamis.
Dans le brevet allemand 336,127, du 20 août 1921 ayant pour inventeur Max MOHN, on a associe à un tamis horizontal à fentes des ailettes disposées dans la chambre de collecte du filtrat et, tournant dans le sens d'écoule-ment de la suspension à épouser. Outre les inconv~nients ; cités ci-dessus, ce dispositif approprie a l'extraction des agglomerats de fibres ne permet pas de fractionner economique-; ment des fibres plus individualisees du fait même du tamis a fentes, a savoir faibles debits et pertes notables en fibres, donc inadaptation au traitement des suspensions tres diluees.
Dans le brevet français 1,145,263, publié le 24 octobre 1957 et ayant pour inventeur Victor HALSTRICK K.~., - on a décrit un procéde d'égouttage de produits a grains fins et a forte teneur en eau, dans lequel la toile filtrante est ~, :.
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-3-soumise à des vibrations mecaniques. Ces vibrations de la toile permettent la liberation des particules liquides, mais sont malheureusement insuffisantes pour desorganiser le gateau forme, ce qui d'ailleurs n'est pas recherche.
De la sorte, cette techniql~e ne peut pas être utilisee efficacement pour le fractionnement d'une suspension fibreuse.
En d'autres termes, les appareils epurateurs connus et exploites a ce jour ne peuvent pas convenir:
- soit, parce qu'ils se colmatent en cours de traitement, - soit, qu'ils ne permettent pas d'obtenir une séparation selective de la fraction fibreuse.
L'invention a pour objectif un procede et un dispo-sitif pour la separation selective d'une fraction desparticules solides dans une suspension liquide qui soit rapide, économique, même à gros débits et faible concen-tration.
L'invention concerne également un procédé et un dispositif particulièrement adaptés au traitement des sus-pensions fibreuses de papeterie et spécialement pour des concentrations en matieres solides comprises entre 0,2 et 2 g par litre.
Plus précisément, l'invention est adaptée au traitement des effluents de papeterie et ce, en amont de la station d'épuration, traitement dans lequel on cherche à
récupérer sélectivement les fibres valorisables.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé pour'le fractionnemen~ de suspension de particules solides dans un liquide, du type dans lequel on fait passer ladite suspension a travers un tamis filtrant, constitué
par un manchon souple, perforé, élastiquement déformable, et on exerce une pression sur ledit manchon, caractérisé
en ce que la suspension s'écoule librement dans une direc-;; 35 ;
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De la sorte, cette techniql~e ne peut pas être utilisee efficacement pour le fractionnement d'une suspension fibreuse.
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- soit, parce qu'ils se colmatent en cours de traitement, - soit, qu'ils ne permettent pas d'obtenir une séparation selective de la fraction fibreuse.
L'invention a pour objectif un procede et un dispo-sitif pour la separation selective d'une fraction desparticules solides dans une suspension liquide qui soit rapide, économique, même à gros débits et faible concen-tration.
L'invention concerne également un procédé et un dispositif particulièrement adaptés au traitement des sus-pensions fibreuses de papeterie et spécialement pour des concentrations en matieres solides comprises entre 0,2 et 2 g par litre.
Plus précisément, l'invention est adaptée au traitement des effluents de papeterie et ce, en amont de la station d'épuration, traitement dans lequel on cherche à
récupérer sélectivement les fibres valorisables.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé pour'le fractionnemen~ de suspension de particules solides dans un liquide, du type dans lequel on fait passer ladite suspension a travers un tamis filtrant, constitué
par un manchon souple, perforé, élastiquement déformable, et on exerce une pression sur ledit manchon, caractérisé
en ce que la suspension s'écoule librement dans une direc-;; 35 ;
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-4-tion parallèle à l'axe longitudinal dudit manchon et en ce que, en continu, on cree dans la suspension à l'inte-: rieur de ce manchon, une succession de pressions et de depressions qui se deplace à contre-courant par rapport au sens d'ecoulement du flux de la suspension.
Selon des formes de realisation particulières:
- le manchon peut être en un materiau textile, tel qu'une toile tissee ajouree dont la maille est de prefe- :
rence rectangulaire, la plus petite dimension de ce rectangle étant disposee dans le sens du flux, afin de favoriser le passage des fines et la retention des fibres;
- on peut créer la succession de pressions et de dépressions en deformant la section du manchon et en propa-geant cette déformation le long d'une genératrice dudit manchon et ce, à contre-courant du flux de la suspension;
- on peut créer cette succession de pressions et de dépressions en déplaçant un corps mobile à l'interieur du manchon a contre-courant par rapport au flux de la suspension.
: 20 Selon la présente invention, il est également prevu un dispositif pour le fractionnement de suspensions de particules solldes dans un liqulde comportant: un conduit d'amenée de la suspension liquide à tralter; un élément filtrant constitué par un manchon fixe perforé souple, ;25 ~lastiquement déformable, de forme générale tronconique, connecté a son extrémite la plus large au conduit d'amenee et a son extremité la plus étroite a l'organe de récupéra-tion; un organe d'extraction du filtrant; un organe pour la récupération de la fraction des particules solides concentrée; caractérisé en ce que ledit é~ément filtrant comporte un moyen apte a canaliser le libre écoulement de la suspension à traiter dans l'axe longitudinal dudit manchon; et un moyen apte a créer à l'intérieur du manchon et par déformation dudit manchon une succession de pressions :35 et de dépressions qui se déplace continuellement a contre-; ' ' ' ' ~,, . , , ' , -4a-courant du flux de ladite suspension.
Le dispositif peut présenter en outre 11une au moins des caractéristiques suivantes:
- le manchon est en un tissu filtrant souple dont S les mailles sont, comme déjà dit, avantageusement rectan-gulaires;
- ce manchon est orientable et inclinable, notamment par rapport au moyen destiné à créer la succession de pressions et de depressions, afin de pouvoir augmenter la déformation dudit manchon;
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31.~.. 73r~93 - l'axe du conduit d'amenée de la suspension a épu-rer est généralement confondu avec l'axe longitudinal - du manchon ;
- le moyen apte a cr~er a l'intérieur du manchon déformable une succession de pressions et de dépressions est formé par une spirale rigide hélicoldale rotative qui s'appuie transversalement en permanence contre ledit manchon et le déforme, le point de contact entre ladite spirale et la paroi filtrante du manchon se déplaçant en sens inverse de l'écoulement du flux de la suspen-sion ;
- le pas de cette spirale est inférieur à la lon-; gueur du manchon ;
- le moyen apte a créer a l'intérieur du manchon une succession de pressions et de dépressions est for-mé par un corps mobile situé à l'intérieur dudit manchon ayant un mouvement longitudinal alternatif, ledit corps mobile présentant son coefficient de pénétration maxi-mum lorsqu'il se déplace a contre courant du flux de la suspension et son coefficient de pén~tration minimum lorsqu'il revient dans l'autre sens.
Avantageusement, le moyen apte à créer ~ l'intérieur du manchon d8formable une succession de pressions et de d~pressions est formé par une courroie sans fin se dépla-çant en sens inverse de l'écoulement du flux de la sus-pension et présentant des barres rigides espacées le long de ladlte courroie, une partie desdites barres s'ap-puyant transversalement et a tour de role sur le manchon souple en le deformant. Ces barres rigides peuvent avoir des ~ormes et des sections variées. De m8me, elles peu-vent 8tre montées folles sur leur axe.
En pratique, le diCpositif d'épuration peut présen-ter plusieurs manchons paralleles et un seul moyen apte a créer a l'intérieur de ces manchons une succession de pressions et de dépressl~ns qui agit alors simultanément sur lesdits manchons.
De meme, le dispositif peut comporter ~galement dans , .
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le manchon des moyens d'introduction auxiliaires pour la suspension, ces moyens, tels que des conduits d'amenee, etant sensiblement direges dans la direction du flux de la suspension, afin de compenser la chute progressive de vitesses resultant de la diminution du debit au fur et à
mesure de l'evacuation du filtrat. Cela permet en outre d'effectuer une epuration supplementaire de la fraction fibreuse a récuperer.
Des modes de réalisations préférentiels de l'invention vont être maintenant décrits a titre d'exemples non limitatifs en se référant aux dessins attaches, dans lesquels:
~ lesfigures 1 à 3 illustrent une explication sommaire des phénom8nes en cause, - les figures 4 et 5 representent schematiquement un premier dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention, respectivement vu en coupe de face (figure 4) et vu en coupe longitudinale (figure 5). La figure (6) représente un détail de ce dispositif vu de dessus, - les figures 7 et 8 représentent deux autres modes de réalisation de l'invention, - les figures 9 et 10 montrent respectivement en coupe longitudinale et transversale un dispositif préféré
de l'invention, - la figure 11 est une vue schématiqué sommaire ; d'une installation perfectionnée mettant en oeuvre ce ; procédé.
En se référant aux dessins on peut expliquer le fonctionnement de ce dispositif de la manière suivante.
: 30 Lorsque (voir figure 1) on envoie dans un manchon filtrant souple (1), par exemple en une toile tissée, une 4 suspension fibreuse (2) dans le sens longitudinal dudit manchon (1) (direct~on indiquée par la fleche A), au niveau de la paroi (l), les fibres élémentaires (3) de ladite ., .
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Lorsque (voir figure 2) on applique sur ce manchon souple (l) un organe rigide (4~ qui se déplace a contre courant dans le sens indique par la fleche B, cet organe rigide (4) exerce tout d'abord sur le manchon (1) une deformation. Parallelement, en amont de cet organe (4) ~zone indiquee par la reférence 5), on filtre la suspension l2) et les fibres (3) forment sur la paroi du manchon un matelas fibreux (6). Si on laissait les fibres (3) se dépo-ser continuellement sur le matelas (6), ce matelas jouerait - ~ son tour le rôle de média filtrant, s'opposant ainsi au passage du liquide et des -fines-- a travers la paroi du manchon.
Mais, lorsque l'organe (4), qui avance a contre-courant, rencontre le matelas (6), ce matelas alors se destructure et se décolle de la paroi dans la zone (7).
En aval de l'organe (4) (voir figure 3), entre le matelas décollé (7) et la toile (l), il se sorme alors une dépresslon (8) qui décole a son tour le rellquat (7) du matelas (6) et remet les fibres dans la suspension en (9).
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3'^~93 ; Cette suspension est alors accel~ree par le vortex cree par le deplacement de l'organe (4) le long du manchon (1).
Ainsi, on cree bien une succession de pressions et de - dépressions se deplaçant en sens inverse de l'ecoulement du flux de la suspension à traiter, la pression s'exer-çant en amont par rapport au flux, c'est-~-dire dans la zone (5), alors que la dépression s'exerce en aval, c'est-a-dire dans la zone (8).
En d~autres termes, l'invention se rapporte ~ un procédé et un dispositif de fractionnement particulière-ment efficace pour les suspensions ~ faible concentration en solides, faisant appel à la combinaison de quatre cara~ctéristiques :
- l'utilisation d'un manchon perforé souple élasti-quement déformable, ce qui permet de remettre efficace-ment les fibres en suspension lors de l'application de la succession de pressions-dépressions ;
- le déplacement de la suspension par rapport au manchon, ce qui favorise la mobilité des fibres et leur orientation longitudinale dans la couche limite de ci-salllement ;
- la déformation du manchon par application d'une succession de pressions-dépressions ;
- le déplacement continu de cette succession de pressions-dépressions :
. par rapport a la surface du manchon, ce qui COII-duit a un décolmatage uniforme et continu, . par rapport ~ l'écoulement de la suspension et principalement en sens inverse de cet écoulement, ce qui, d'une part, augmente l'amplitude des pul-sations de pressibn et~d'autre part favorise le retour dans la suspension des fibres partiellement engagées dans les mailles du manchon.
Plus précisément, c'est le matelas en d~but de for-, 35 mation dont le retour dans la suspension est favorisé.
En effet, le retour dans la suspension des fibres par-tiellement engagées dans les mailles du manchon est d~
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, ~1'73793 la vitesse du fluide par rapport à la toile du manchon qui cr~e une couche limite dans laquelle les éléments fins ; peuvent s'écouler à travers la toile, alors que les fi-bres, dont une extrémité se présente devant une maille ont gen~ralement l'autre extrémité dans une couche du flui-de plus eloignée de la toile et dont ainsi la vitesse par rapport au manchon est nettement superieure ~ la vitesse de Ntravers~e" du fluide à travers le manchon ; cela favorise ainsi le retour des fibres dans la suspension.
En pratique, on le sait, lorsque le matelas fibreux (6) se forme à l'entr~e du manchon (l), il contient ini-tialement non seulement des fibres (matières valorisa-bles) mais aussi des ~fines" (charges minerales, frag-ments de flbres et autres matières peu valorisables) qui se trouvent ~piégées" dans la structure dudit matelas lors de sa formation et ne peuvent donc plus migrer vers la paroi filtrante.
En déformant le manchon (1) grâce au mouvement de ; translation de l'organe (4) ~ contre courant du flux de la suspension, on relache le matelas fibreux (6) et on le decolle de la paroi, ce qui libère les "fines" et leur permet d'8tre entrainées avec le liquide ~ travers la tolle filtrante.
En quelque sorte, on effectue simultan~ment un décol-matage de la tolle filtrante et un autolavage du matelasfibreux sans introduction d'eau additionnelle dans le systeme.
Ainsi, au fur et a mesure que l'on avance le long de la genératrice du manchon (l), le matelas fibreux (6) est de plus en plus concentr8 en fibres.
~ Du fait que le flux de la suspension (2) est diri-,~ ge dans le sens longitudinal du manchon (1) au niveau s~ de la couche limite, les fibres (3~ seront préf~rentiel-lement dlsposées dans ce matelas fibreux (6) parallèle-ment a l'axe longitudinal et n'auront donc pas tendance se planter dans la toile, ce qui limite la tendance au colmatage.
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~ i~73r~93 D'autre part, l'orientation preferentielle des fibres dans le sens longitudinal permet l'emploi de toiles à plus gros maillage, ce qui favorise a la fois une meil-leure selectivité de la séparation (évacuation plus aisée des fines ) et une plus grande rapidité du traitement (vitesse de filtration plus élevée).
L'effet de filtration est également favorisé par le déplacement de l'organe (4) au contact de la paroi exté-rieure du manchon (l), qui essuie la goutte de ruissel-lement qui s'opposerait a la filtration.
De plus, de par sa forme même, le manchon necomporte ni angle mort ni zone de stagnation.
La maniere dont l'invention peut être réalisée et les,avantages qui en découlent ressortiront mieux de la suite de la description et des exemples de réalisation, à
l'appui des figures annexées, le tout etant donne a titre indicatif et non limitatif.
Les figures 4, 5 et 6 représentent un premier dispositif dans lequel on provoque la succession de pressions et de dépressions par déformation de la section du manchon filtrant a partir de l'extérieur et dans lequel on propage cette déformation le long d'une génératrice du manchon et ce, en sens inverse de l'écoulement du 1ux ', ~
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En se ref~rant a ces figures 4 à 6, le dispositif se compose :
- d'un conduit d'amenee (10) pour la suspension li-~uide a traiter ;
- d'un manchon (11), par exemple en toile de polyes-ter souple, a maille rectangulaire de dimensions couran-tes pour cet usage en pap~terie ; grace à deux plaques de : serrage (12) et des ecrous (13), cette toile prend la forme générale d'un corps cylindrique tronconique ;
- de deux supports règlables (14) et (15) grace auxquels on peut faire varier l'inclinaison de cette toi-le (11) ;
- d'un tube rigide (16) spiralé en hélice et raccor-dé par des rayons (17) à un axe longitudinal (18), en-trainé en rotation par le jeu d'une poulie (19), d'une courroie (20), d'une seconde poulie (21) et d'un moteur (22) ; l'axe (18) est sensiblement parallele à l'axe lon-gitudinal du manchon (11) ;
- d'un montant vertical ~23) sur lequel se déplace le porte-manchon (24), ce qui permet ainsi de régler la distance entre le manchon (11) et l'hélice (16) et en d'autres termes, la pression de cette hélice (16) sur le manchon (11), mais également l'inclinalson de ce manchon (11) par rapport à cette hélice (16) ;
- d'un bac de récupération (25) ;
- d'une goulotte (26) pour l'évacuation du filtrat, c'est-a-dire de l'eau flltrée et des "fines" ;
- d'un organe (27) pour récupérer la fraction con-; 30 centrée disposée à l'extrémité basse du manchon (11) ;
ce peut etre par exemple un plan incliné,avantageusement filtrant relié à une goulotte de récupération.
La figure 6 montre vu de dessus un détail (déformépour faciliter la compréhension) du manchon ~11) fixé par les écrous (14) sur les plaques de serrage (12) coté
extérieur et s'appuyant coté intérieur sur un support (28) effilé dans le sens de l'~coulement A. De la sorte, .
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-1~73793 cette forme effilée donne au manchon (11) une forme géné-rale tronconique allant en se rétrécissant dans le sens de l'écoulement et ce, afin de compenser la chute pro-gressive de vitesses résultant de la décroissance du dé-bit au fur et à mesure de 1'8vacuation du filtrat.
L'inclinaison de l'ensemble du système favorise éga-lement la conservation de la vitesse du flux en bénéfi-ciant de la gravité pour réduire l'effet de la perte de charge.
La figure 7 représente une variante de l'équipement de la figure 4 dans laquelle on a remplacé l'hélice spi-ralée ext8rieure (16) par un corps mobile (30) solidaire d'un arbre longitudinal (31) parall~le ~ l'axe longitu-dinal du manchon (11) ; cet arbre longitudinal (31) est anim8 diun mouvement de va et vient alternatif par un moyen approprié et est placé a l'int8rieur du manchon (11). Ce corps mobile (30) peut avoir des formes très variées (plane, forme ovolde, etc.) et il doit être suf-fisamment espacé des bords du manchon, afin de ne pas racler le matelas fibreux (6) et de ne pas gêner sensi-blement 1'8coulement de la suspension.
En amont du corps mobile (30), s'exerce une pres-sion, qui favorise la filtration. Juste en aval, donc en arri~re de ce corps mobile (30), il se cr~e alors une dé-pression qui tend ~ d8former en (33) le manchon souple (11). On a donc comme précédemment une succession de pres-sions et de dépressions qui favorise ~'efficacit8 du traitement, comme montr8 plus haut.
Il va de soi que dans le cas o~ le manchon (11) se-rait riglde, on aurait alors seulement une succession depressions et de d8presslons et pas de déformatlon. Dans une forme particuli~re de r8alisation, lorsque le corps mobile (30) revient dans le sens amont-aval, c'est-a-dire dans le sens de 1'8coulement du flux de la suspen-sion, afin de ne pas trop perturber 1'8coulement de lasuspension, les parols aval (34) du corps mobile (30) sont alors déform8es pour diminuer le coefficient de '' ;
' - 12.-pénétration. On peut par exemple donner au corps mobile (30) la forme g8nérale d'un parapluie que l'on ouvrirait lorsque l'on se déplace dans le sens amont-aval.
On peut en outre monter sur l'arbre longitudinal (31) une série de corps mobiles (30) convenablement espac~s les uns des autres.
La figure 8 illustre un autre mode d'exécution avec un manchon souple (ll) et d~formation depuis l'extérieur.
Ici, la déformation est provoqu~e par un jeu de galets parallales successifs (40) espacés le long d'une courroie sans fin (42) entrainée en rotation continue par deux poulles motrices (43) et (44) synchronisées. Ces galets sont montés fous autour de l'axe (41) afin de diminuer les frottements sur le manchon (ll) et ainsi diminuer l'usure de cette toile (11) et la consommation d'énergie.
On forme ainsi une succession de pressions et de dépres-6ions a l'intérieur du manchon grâce a ces galets se dé-plagant en sens contraire de l'écoulement du flux de la suspension, une partie seulement desdits galets s'appu-yant transversalement et a tour de rôle sur le manchonsouple en le déformant.
Les figures 9 et 10 montrent respectivement en cou-pe longltudlnale et en coupe transversale un dispositif préféré selon l'inventlon. Ce dlspositif comporte essen- ;
tlellement un bâtl ~50) monté ~ur roulettes ~Sl) qui re-~oit un moteur ~52) qul, par l'intermédiaire d'un varla-teur ~53) entraIne une poulie ~54). Cette poulie moteur ~54) entraIne une cha~ne sans fin ~55) qui passe sur deux autres poulies de renvoi (56) et (57) portées par la tra-verse (58). Cette traverse horizontale (58) pr~sente éga-lement un guide chalne tendeur (59). La chalne (55) por-té des barres cylindriques rigides (60) régull~rement es-pacées, de maniere à ce qu'il y ait toujours au moins un point de contact entre une barre (60) et le manchon d~-formable (11).
Sur le haut du bâti (50), des supports (61) régla-bles maintiennent en hauteur et latéralement une p1aque . .
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: . ; :, .
,~, , , ~1737~13 (62) qui, vue de dessus, presente de la gauche vers la droite une forme g~n~rale effilee afln de conferer au - manchon (11) une forme gén~rale tronconique. Cet ensemble (62) est connecte au manchon perforé souple (11) réalise comme precedemment en une toile de papeterie. L'extrémi-té amont (63) de cette toile tll) est reliée, le moment venu, au conduit (10) d'amenée de la suspension à épu-rer, alors que son extrémité aval (64) débouche dans une caisse (65) où l'on récupérera les fibres concentrées (similaire a 27). (66) désigne un conduit par o~ on eva-cuera le filtrat (similaire ~ la goulotte 26).
Exem~le 1 :
On realise un dispositif conforme aux figures 4 a 6 ayant les caractéristiques générales suivantes ;
- manchon ~11) en toile tiss8e de crin polyester de 320~ m de diametre, - maille de la toile du manchon (11) : 250 x 600~ m - longueur du manchon (11) : 100 cm - diamètre de l'helice (16) : 100 cm 29 - pas de l'helice (16) : 80 cm - vitesse de rotatlon de l'hélice (16) : 200 tours/
minute.
On traite dans ce dispositif une suspension recueil-lie juste en aval d'une machine papetière, avant rejet à
la rivière. Cette suspension qui contient essentiellement des fibres longues et des "fines" est traitée dans les conditions suivantes :
- concentration en matières solides de la suspension amenée en (10) : 0,45 g/litre - débit de la suspension : 12,6 m3/heure - taux de cendres avant traitement : 17 %.
Après traitement, on obtient un filtrat (en 26) ayant une concentration moyenne en matières solides (les va-leurs lndiquées sont obtenues par la moyenne de ~0 mesu-res) de 0,11 g/litre, alors que la fraction fibreuse ac-ceptée en (27) a une concentration moyenne de 7,5 g/li-tre. Le rendement fibreux est d'environ 75 %.
: ~ ~ 737~?3 ; Exemple 2 :
;~ On répète l'exemple 1 avec une autre suspension plus . chargée en matières minérales (boues de papèterie conte-nant une forte proportion de ~ihres très courtes) ayant les caractéristiques suivantes ~ - concentration en matières solides : 1,22 g/litre, : - taux de cendres : 58 %.
. On obtient les résultats suivants (fraction fibreu-se acceptée en 27) :
- concentration en mati~res solides : 4,1 g/litre, - taux de cendres : 16 %, - rendement fibreux : 28 ~.
Filtrat recuellli en (26) :
- concentration en matières solides : 1,0 ~/litre, - taux de cendres : 62,6 %
. . Exemple 3 :
On répète l'exemple 2 avec une boue ayant une con-centration en matières solides de 1 g/litre, un taux de cendres de 45 % et un indice d'égouttage de 75 SR (de-. 20 grés Schopper-Riegler).
Après traitement, on obtient :
.- en (27) des acceptés (concentration en matières :~solides : 15 g~litre - taux de cendres : 20 % - rende-ment:flbreux : 70 % - indice d'égouttage : 20 SR), - en (26) des refusés (concentration en matières solides : 0,7 g/lltre - taux de cendres : 77 % - rende-msnt fibreux : 30 %).
ExemPle 4 :.
A titre comparatif, on u*ilise la m8me boue qu'~
~'exemple 3 dans un épurateur ~ grllles rigides courbes du commerce du type de celui décrlt dans le préambule.
On obblent les résultats sulvants :
, - acceptés ~concentration en matières solides :
9,5 g/litre - taux de cendres : 7 % - rendement fibreux : 42 %), - refusés (concentration en matiares solides : 0,77 g/litre - taux de cendres : 58 %).
. ~
..
Exemple 5 :
On utilise un dispositif conforme aux figures 9 et . 10 ayant les caractéristiques g~nérales suivantes :
. 3 manchons (11) en parallèle semblables à celui , 5 de l'exemple 1 lo,ngueur : 200 cm . diamètre moyen de ces man-chons : 9 cm . conicité de la plaque (62) à l'entree côte 63 : 12 cm à la sortie . coté 64 : 8 cm : . barres cylindriques (60) diamètre : 3 cm ~ espacement : 80 cm . longueur de la chaIne (50) : 480 cm . vitesse de translation des barres 60 : 200 m/min.
A l'aide de ce dispositif, on traite la même suspen-sion qu'à l'exemple 1. On obtient sensiblement les mêmes résultats,mais avec un débit de l'ordre de 80m3/h.
Exemple 6 :
On utilise le dispositif montre ~ la figure 11 qui comporte essentiellement :
- une,tubulure d'amenée (70) de la suspension à
~purer ;
, - une vanne ~71) et un organe de prél~vement d'é-chantillon (72) ;
- une caisse de répartition (73) d'o~ partent trois conduits s8parés (74) pr8sentant chacun une vanne manuel-le (75), des rotules (76) et (77), connecté au conduit d'amenée tlO) placé juste en amont du manchon (11) ; on a donc trois manchons filtrants paralleles ;
- une chaine (55) avec ses barres rectilignes (60) ;
- de cette m8me caisse (73) partent également trois . autres conduits auxiliaires (78) qui déboucheh~ dans cha-cun des trois manchons (11) en aval de (10) par des in-jecteurs (79) dirigés vers l'aval du manchon (11) ; on peut avoir un ou plusieurs injecteurs dans le même man-cho* (11) ;
, : 1~737~93 - un conduit (80) pour l'évacuation vers l'égout du filtrat et un by-pass (81) connecté ~ ce m8me égout.
- Ces amenées auxiliaires de suspension améliorent la sécurité d'exploitation industrielle en favorisant le décolmatage et l'épuration.
Il va de soi, compte-tenu du principe de fraction-nement mis en oeuvre de l'invention, qu'il peut arriver que quelques impuretés de grosse taille soient retenues avec la fraction fibreuse concentrée. Ce n'est pas tr~s gênant, d'une part parce que, si les circuits de fabri-cation sont bien conçus, les grosses impuretés sont éli-minées en quasi totalité en amont de la machine à pa-pier, d'autre part~parce que, à la concentration attein-te, l'élimination de ces impuretés, si elle s'avérait nécessaire, ne poserait aucun problème.
L'invention présente de nombreux avantages par rap-port aux techniques exploitées à ce jour. On peut citer :
- la possibilité de traiter de gros débits par uni-té de surface filtrante de l'ordre de 150 m3/heure par m2;
- la faible consommation d'énergie;
- le faible encombrement de l'appareil et son coût rédult;
- la possibillt~ de mettre plusieurs manchons soit en parallalè, solt en sérle assocl~s à un seul élément de d8formatlon;
- la posslbilité de réaliser un effet d'égouttage-essuyage de la tolle pour empêcher la formation de la goutte de ruissellement qui s'oppose ~ la filtration;
- bref, la posslbilité de réaliser, dans des condi-tions économiques la récupération des fibres valorisables dans des suspensions que jusqu'alors on rejetait en to-tallt~
On peut donc utiliser cette technlque avec succes pour l'épuration-filtration s~lective dans tous procédés mettant en oeuvre des phénomanes granulométrlques. On peut clter :
. .
. .
' - la filtration d'effluents urbains ou industriels;
- le traitement de minerais ou d'aliments;
- le traitement d'effluents de papèterie;
- le fractionnement de suspensions de pâtes vierges, S de vieux papiers de récupération et notamment dans le cas des opérations de désencrage.
- En papèterie, on place de préférence le dispositif sur l'égout final, juste avant la station d'épuration ou en des points précis de la chaine de fabrication.
Selon des formes de realisation particulières:
- le manchon peut être en un materiau textile, tel qu'une toile tissee ajouree dont la maille est de prefe- :
rence rectangulaire, la plus petite dimension de ce rectangle étant disposee dans le sens du flux, afin de favoriser le passage des fines et la retention des fibres;
- on peut créer la succession de pressions et de dépressions en deformant la section du manchon et en propa-geant cette déformation le long d'une genératrice dudit manchon et ce, à contre-courant du flux de la suspension;
- on peut créer cette succession de pressions et de dépressions en déplaçant un corps mobile à l'interieur du manchon a contre-courant par rapport au flux de la suspension.
: 20 Selon la présente invention, il est également prevu un dispositif pour le fractionnement de suspensions de particules solldes dans un liqulde comportant: un conduit d'amenée de la suspension liquide à tralter; un élément filtrant constitué par un manchon fixe perforé souple, ;25 ~lastiquement déformable, de forme générale tronconique, connecté a son extrémite la plus large au conduit d'amenee et a son extremité la plus étroite a l'organe de récupéra-tion; un organe d'extraction du filtrant; un organe pour la récupération de la fraction des particules solides concentrée; caractérisé en ce que ledit é~ément filtrant comporte un moyen apte a canaliser le libre écoulement de la suspension à traiter dans l'axe longitudinal dudit manchon; et un moyen apte a créer à l'intérieur du manchon et par déformation dudit manchon une succession de pressions :35 et de dépressions qui se déplace continuellement a contre-; ' ' ' ' ~,, . , , ' , -4a-courant du flux de ladite suspension.
Le dispositif peut présenter en outre 11une au moins des caractéristiques suivantes:
- le manchon est en un tissu filtrant souple dont S les mailles sont, comme déjà dit, avantageusement rectan-gulaires;
- ce manchon est orientable et inclinable, notamment par rapport au moyen destiné à créer la succession de pressions et de depressions, afin de pouvoir augmenter la déformation dudit manchon;
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31.~.. 73r~93 - l'axe du conduit d'amenée de la suspension a épu-rer est généralement confondu avec l'axe longitudinal - du manchon ;
- le moyen apte a cr~er a l'intérieur du manchon déformable une succession de pressions et de dépressions est formé par une spirale rigide hélicoldale rotative qui s'appuie transversalement en permanence contre ledit manchon et le déforme, le point de contact entre ladite spirale et la paroi filtrante du manchon se déplaçant en sens inverse de l'écoulement du flux de la suspen-sion ;
- le pas de cette spirale est inférieur à la lon-; gueur du manchon ;
- le moyen apte a créer a l'intérieur du manchon une succession de pressions et de dépressions est for-mé par un corps mobile situé à l'intérieur dudit manchon ayant un mouvement longitudinal alternatif, ledit corps mobile présentant son coefficient de pénétration maxi-mum lorsqu'il se déplace a contre courant du flux de la suspension et son coefficient de pén~tration minimum lorsqu'il revient dans l'autre sens.
Avantageusement, le moyen apte à créer ~ l'intérieur du manchon d8formable une succession de pressions et de d~pressions est formé par une courroie sans fin se dépla-çant en sens inverse de l'écoulement du flux de la sus-pension et présentant des barres rigides espacées le long de ladlte courroie, une partie desdites barres s'ap-puyant transversalement et a tour de role sur le manchon souple en le deformant. Ces barres rigides peuvent avoir des ~ormes et des sections variées. De m8me, elles peu-vent 8tre montées folles sur leur axe.
En pratique, le diCpositif d'épuration peut présen-ter plusieurs manchons paralleles et un seul moyen apte a créer a l'intérieur de ces manchons une succession de pressions et de dépressl~ns qui agit alors simultanément sur lesdits manchons.
De meme, le dispositif peut comporter ~galement dans , .
--- li73~93 ,~
le manchon des moyens d'introduction auxiliaires pour la suspension, ces moyens, tels que des conduits d'amenee, etant sensiblement direges dans la direction du flux de la suspension, afin de compenser la chute progressive de vitesses resultant de la diminution du debit au fur et à
mesure de l'evacuation du filtrat. Cela permet en outre d'effectuer une epuration supplementaire de la fraction fibreuse a récuperer.
Des modes de réalisations préférentiels de l'invention vont être maintenant décrits a titre d'exemples non limitatifs en se référant aux dessins attaches, dans lesquels:
~ lesfigures 1 à 3 illustrent une explication sommaire des phénom8nes en cause, - les figures 4 et 5 representent schematiquement un premier dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention, respectivement vu en coupe de face (figure 4) et vu en coupe longitudinale (figure 5). La figure (6) représente un détail de ce dispositif vu de dessus, - les figures 7 et 8 représentent deux autres modes de réalisation de l'invention, - les figures 9 et 10 montrent respectivement en coupe longitudinale et transversale un dispositif préféré
de l'invention, - la figure 11 est une vue schématiqué sommaire ; d'une installation perfectionnée mettant en oeuvre ce ; procédé.
En se référant aux dessins on peut expliquer le fonctionnement de ce dispositif de la manière suivante.
: 30 Lorsque (voir figure 1) on envoie dans un manchon filtrant souple (1), par exemple en une toile tissée, une 4 suspension fibreuse (2) dans le sens longitudinal dudit manchon (1) (direct~on indiquée par la fleche A), au niveau de la paroi (l), les fibres élémentaires (3) de ladite ., .
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Lorsque (voir figure 2) on applique sur ce manchon souple (l) un organe rigide (4~ qui se déplace a contre courant dans le sens indique par la fleche B, cet organe rigide (4) exerce tout d'abord sur le manchon (1) une deformation. Parallelement, en amont de cet organe (4) ~zone indiquee par la reférence 5), on filtre la suspension l2) et les fibres (3) forment sur la paroi du manchon un matelas fibreux (6). Si on laissait les fibres (3) se dépo-ser continuellement sur le matelas (6), ce matelas jouerait - ~ son tour le rôle de média filtrant, s'opposant ainsi au passage du liquide et des -fines-- a travers la paroi du manchon.
Mais, lorsque l'organe (4), qui avance a contre-courant, rencontre le matelas (6), ce matelas alors se destructure et se décolle de la paroi dans la zone (7).
En aval de l'organe (4) (voir figure 3), entre le matelas décollé (7) et la toile (l), il se sorme alors une dépresslon (8) qui décole a son tour le rellquat (7) du matelas (6) et remet les fibres dans la suspension en (9).
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3'^~93 ; Cette suspension est alors accel~ree par le vortex cree par le deplacement de l'organe (4) le long du manchon (1).
Ainsi, on cree bien une succession de pressions et de - dépressions se deplaçant en sens inverse de l'ecoulement du flux de la suspension à traiter, la pression s'exer-çant en amont par rapport au flux, c'est-~-dire dans la zone (5), alors que la dépression s'exerce en aval, c'est-a-dire dans la zone (8).
En d~autres termes, l'invention se rapporte ~ un procédé et un dispositif de fractionnement particulière-ment efficace pour les suspensions ~ faible concentration en solides, faisant appel à la combinaison de quatre cara~ctéristiques :
- l'utilisation d'un manchon perforé souple élasti-quement déformable, ce qui permet de remettre efficace-ment les fibres en suspension lors de l'application de la succession de pressions-dépressions ;
- le déplacement de la suspension par rapport au manchon, ce qui favorise la mobilité des fibres et leur orientation longitudinale dans la couche limite de ci-salllement ;
- la déformation du manchon par application d'une succession de pressions-dépressions ;
- le déplacement continu de cette succession de pressions-dépressions :
. par rapport a la surface du manchon, ce qui COII-duit a un décolmatage uniforme et continu, . par rapport ~ l'écoulement de la suspension et principalement en sens inverse de cet écoulement, ce qui, d'une part, augmente l'amplitude des pul-sations de pressibn et~d'autre part favorise le retour dans la suspension des fibres partiellement engagées dans les mailles du manchon.
Plus précisément, c'est le matelas en d~but de for-, 35 mation dont le retour dans la suspension est favorisé.
En effet, le retour dans la suspension des fibres par-tiellement engagées dans les mailles du manchon est d~
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, ~1'73793 la vitesse du fluide par rapport à la toile du manchon qui cr~e une couche limite dans laquelle les éléments fins ; peuvent s'écouler à travers la toile, alors que les fi-bres, dont une extrémité se présente devant une maille ont gen~ralement l'autre extrémité dans une couche du flui-de plus eloignée de la toile et dont ainsi la vitesse par rapport au manchon est nettement superieure ~ la vitesse de Ntravers~e" du fluide à travers le manchon ; cela favorise ainsi le retour des fibres dans la suspension.
En pratique, on le sait, lorsque le matelas fibreux (6) se forme à l'entr~e du manchon (l), il contient ini-tialement non seulement des fibres (matières valorisa-bles) mais aussi des ~fines" (charges minerales, frag-ments de flbres et autres matières peu valorisables) qui se trouvent ~piégées" dans la structure dudit matelas lors de sa formation et ne peuvent donc plus migrer vers la paroi filtrante.
En déformant le manchon (1) grâce au mouvement de ; translation de l'organe (4) ~ contre courant du flux de la suspension, on relache le matelas fibreux (6) et on le decolle de la paroi, ce qui libère les "fines" et leur permet d'8tre entrainées avec le liquide ~ travers la tolle filtrante.
En quelque sorte, on effectue simultan~ment un décol-matage de la tolle filtrante et un autolavage du matelasfibreux sans introduction d'eau additionnelle dans le systeme.
Ainsi, au fur et a mesure que l'on avance le long de la genératrice du manchon (l), le matelas fibreux (6) est de plus en plus concentr8 en fibres.
~ Du fait que le flux de la suspension (2) est diri-,~ ge dans le sens longitudinal du manchon (1) au niveau s~ de la couche limite, les fibres (3~ seront préf~rentiel-lement dlsposées dans ce matelas fibreux (6) parallèle-ment a l'axe longitudinal et n'auront donc pas tendance se planter dans la toile, ce qui limite la tendance au colmatage.
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~ i~73r~93 D'autre part, l'orientation preferentielle des fibres dans le sens longitudinal permet l'emploi de toiles à plus gros maillage, ce qui favorise a la fois une meil-leure selectivité de la séparation (évacuation plus aisée des fines ) et une plus grande rapidité du traitement (vitesse de filtration plus élevée).
L'effet de filtration est également favorisé par le déplacement de l'organe (4) au contact de la paroi exté-rieure du manchon (l), qui essuie la goutte de ruissel-lement qui s'opposerait a la filtration.
De plus, de par sa forme même, le manchon necomporte ni angle mort ni zone de stagnation.
La maniere dont l'invention peut être réalisée et les,avantages qui en découlent ressortiront mieux de la suite de la description et des exemples de réalisation, à
l'appui des figures annexées, le tout etant donne a titre indicatif et non limitatif.
Les figures 4, 5 et 6 représentent un premier dispositif dans lequel on provoque la succession de pressions et de dépressions par déformation de la section du manchon filtrant a partir de l'extérieur et dans lequel on propage cette déformation le long d'une génératrice du manchon et ce, en sens inverse de l'écoulement du 1ux ', ~
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' - 1 o - ~73793 i de la suspension.
En se ref~rant a ces figures 4 à 6, le dispositif se compose :
- d'un conduit d'amenee (10) pour la suspension li-~uide a traiter ;
- d'un manchon (11), par exemple en toile de polyes-ter souple, a maille rectangulaire de dimensions couran-tes pour cet usage en pap~terie ; grace à deux plaques de : serrage (12) et des ecrous (13), cette toile prend la forme générale d'un corps cylindrique tronconique ;
- de deux supports règlables (14) et (15) grace auxquels on peut faire varier l'inclinaison de cette toi-le (11) ;
- d'un tube rigide (16) spiralé en hélice et raccor-dé par des rayons (17) à un axe longitudinal (18), en-trainé en rotation par le jeu d'une poulie (19), d'une courroie (20), d'une seconde poulie (21) et d'un moteur (22) ; l'axe (18) est sensiblement parallele à l'axe lon-gitudinal du manchon (11) ;
- d'un montant vertical ~23) sur lequel se déplace le porte-manchon (24), ce qui permet ainsi de régler la distance entre le manchon (11) et l'hélice (16) et en d'autres termes, la pression de cette hélice (16) sur le manchon (11), mais également l'inclinalson de ce manchon (11) par rapport à cette hélice (16) ;
- d'un bac de récupération (25) ;
- d'une goulotte (26) pour l'évacuation du filtrat, c'est-a-dire de l'eau flltrée et des "fines" ;
- d'un organe (27) pour récupérer la fraction con-; 30 centrée disposée à l'extrémité basse du manchon (11) ;
ce peut etre par exemple un plan incliné,avantageusement filtrant relié à une goulotte de récupération.
La figure 6 montre vu de dessus un détail (déformépour faciliter la compréhension) du manchon ~11) fixé par les écrous (14) sur les plaques de serrage (12) coté
extérieur et s'appuyant coté intérieur sur un support (28) effilé dans le sens de l'~coulement A. De la sorte, .
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-1~73793 cette forme effilée donne au manchon (11) une forme géné-rale tronconique allant en se rétrécissant dans le sens de l'écoulement et ce, afin de compenser la chute pro-gressive de vitesses résultant de la décroissance du dé-bit au fur et à mesure de 1'8vacuation du filtrat.
L'inclinaison de l'ensemble du système favorise éga-lement la conservation de la vitesse du flux en bénéfi-ciant de la gravité pour réduire l'effet de la perte de charge.
La figure 7 représente une variante de l'équipement de la figure 4 dans laquelle on a remplacé l'hélice spi-ralée ext8rieure (16) par un corps mobile (30) solidaire d'un arbre longitudinal (31) parall~le ~ l'axe longitu-dinal du manchon (11) ; cet arbre longitudinal (31) est anim8 diun mouvement de va et vient alternatif par un moyen approprié et est placé a l'int8rieur du manchon (11). Ce corps mobile (30) peut avoir des formes très variées (plane, forme ovolde, etc.) et il doit être suf-fisamment espacé des bords du manchon, afin de ne pas racler le matelas fibreux (6) et de ne pas gêner sensi-blement 1'8coulement de la suspension.
En amont du corps mobile (30), s'exerce une pres-sion, qui favorise la filtration. Juste en aval, donc en arri~re de ce corps mobile (30), il se cr~e alors une dé-pression qui tend ~ d8former en (33) le manchon souple (11). On a donc comme précédemment une succession de pres-sions et de dépressions qui favorise ~'efficacit8 du traitement, comme montr8 plus haut.
Il va de soi que dans le cas o~ le manchon (11) se-rait riglde, on aurait alors seulement une succession depressions et de d8presslons et pas de déformatlon. Dans une forme particuli~re de r8alisation, lorsque le corps mobile (30) revient dans le sens amont-aval, c'est-a-dire dans le sens de 1'8coulement du flux de la suspen-sion, afin de ne pas trop perturber 1'8coulement de lasuspension, les parols aval (34) du corps mobile (30) sont alors déform8es pour diminuer le coefficient de '' ;
' - 12.-pénétration. On peut par exemple donner au corps mobile (30) la forme g8nérale d'un parapluie que l'on ouvrirait lorsque l'on se déplace dans le sens amont-aval.
On peut en outre monter sur l'arbre longitudinal (31) une série de corps mobiles (30) convenablement espac~s les uns des autres.
La figure 8 illustre un autre mode d'exécution avec un manchon souple (ll) et d~formation depuis l'extérieur.
Ici, la déformation est provoqu~e par un jeu de galets parallales successifs (40) espacés le long d'une courroie sans fin (42) entrainée en rotation continue par deux poulles motrices (43) et (44) synchronisées. Ces galets sont montés fous autour de l'axe (41) afin de diminuer les frottements sur le manchon (ll) et ainsi diminuer l'usure de cette toile (11) et la consommation d'énergie.
On forme ainsi une succession de pressions et de dépres-6ions a l'intérieur du manchon grâce a ces galets se dé-plagant en sens contraire de l'écoulement du flux de la suspension, une partie seulement desdits galets s'appu-yant transversalement et a tour de rôle sur le manchonsouple en le déformant.
Les figures 9 et 10 montrent respectivement en cou-pe longltudlnale et en coupe transversale un dispositif préféré selon l'inventlon. Ce dlspositif comporte essen- ;
tlellement un bâtl ~50) monté ~ur roulettes ~Sl) qui re-~oit un moteur ~52) qul, par l'intermédiaire d'un varla-teur ~53) entraIne une poulie ~54). Cette poulie moteur ~54) entraIne une cha~ne sans fin ~55) qui passe sur deux autres poulies de renvoi (56) et (57) portées par la tra-verse (58). Cette traverse horizontale (58) pr~sente éga-lement un guide chalne tendeur (59). La chalne (55) por-té des barres cylindriques rigides (60) régull~rement es-pacées, de maniere à ce qu'il y ait toujours au moins un point de contact entre une barre (60) et le manchon d~-formable (11).
Sur le haut du bâti (50), des supports (61) régla-bles maintiennent en hauteur et latéralement une p1aque . .
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Exem~le 1 :
On realise un dispositif conforme aux figures 4 a 6 ayant les caractéristiques générales suivantes ;
- manchon ~11) en toile tiss8e de crin polyester de 320~ m de diametre, - maille de la toile du manchon (11) : 250 x 600~ m - longueur du manchon (11) : 100 cm - diamètre de l'helice (16) : 100 cm 29 - pas de l'helice (16) : 80 cm - vitesse de rotatlon de l'hélice (16) : 200 tours/
minute.
On traite dans ce dispositif une suspension recueil-lie juste en aval d'une machine papetière, avant rejet à
la rivière. Cette suspension qui contient essentiellement des fibres longues et des "fines" est traitée dans les conditions suivantes :
- concentration en matières solides de la suspension amenée en (10) : 0,45 g/litre - débit de la suspension : 12,6 m3/heure - taux de cendres avant traitement : 17 %.
Après traitement, on obtient un filtrat (en 26) ayant une concentration moyenne en matières solides (les va-leurs lndiquées sont obtenues par la moyenne de ~0 mesu-res) de 0,11 g/litre, alors que la fraction fibreuse ac-ceptée en (27) a une concentration moyenne de 7,5 g/li-tre. Le rendement fibreux est d'environ 75 %.
: ~ ~ 737~?3 ; Exemple 2 :
;~ On répète l'exemple 1 avec une autre suspension plus . chargée en matières minérales (boues de papèterie conte-nant une forte proportion de ~ihres très courtes) ayant les caractéristiques suivantes ~ - concentration en matières solides : 1,22 g/litre, : - taux de cendres : 58 %.
. On obtient les résultats suivants (fraction fibreu-se acceptée en 27) :
- concentration en mati~res solides : 4,1 g/litre, - taux de cendres : 16 %, - rendement fibreux : 28 ~.
Filtrat recuellli en (26) :
- concentration en matières solides : 1,0 ~/litre, - taux de cendres : 62,6 %
. . Exemple 3 :
On répète l'exemple 2 avec une boue ayant une con-centration en matières solides de 1 g/litre, un taux de cendres de 45 % et un indice d'égouttage de 75 SR (de-. 20 grés Schopper-Riegler).
Après traitement, on obtient :
.- en (27) des acceptés (concentration en matières :~solides : 15 g~litre - taux de cendres : 20 % - rende-ment:flbreux : 70 % - indice d'égouttage : 20 SR), - en (26) des refusés (concentration en matières solides : 0,7 g/lltre - taux de cendres : 77 % - rende-msnt fibreux : 30 %).
ExemPle 4 :.
A titre comparatif, on u*ilise la m8me boue qu'~
~'exemple 3 dans un épurateur ~ grllles rigides courbes du commerce du type de celui décrlt dans le préambule.
On obblent les résultats sulvants :
, - acceptés ~concentration en matières solides :
9,5 g/litre - taux de cendres : 7 % - rendement fibreux : 42 %), - refusés (concentration en matiares solides : 0,77 g/litre - taux de cendres : 58 %).
. ~
..
Exemple 5 :
On utilise un dispositif conforme aux figures 9 et . 10 ayant les caractéristiques g~nérales suivantes :
. 3 manchons (11) en parallèle semblables à celui , 5 de l'exemple 1 lo,ngueur : 200 cm . diamètre moyen de ces man-chons : 9 cm . conicité de la plaque (62) à l'entree côte 63 : 12 cm à la sortie . coté 64 : 8 cm : . barres cylindriques (60) diamètre : 3 cm ~ espacement : 80 cm . longueur de la chaIne (50) : 480 cm . vitesse de translation des barres 60 : 200 m/min.
A l'aide de ce dispositif, on traite la même suspen-sion qu'à l'exemple 1. On obtient sensiblement les mêmes résultats,mais avec un débit de l'ordre de 80m3/h.
Exemple 6 :
On utilise le dispositif montre ~ la figure 11 qui comporte essentiellement :
- une,tubulure d'amenée (70) de la suspension à
~purer ;
, - une vanne ~71) et un organe de prél~vement d'é-chantillon (72) ;
- une caisse de répartition (73) d'o~ partent trois conduits s8parés (74) pr8sentant chacun une vanne manuel-le (75), des rotules (76) et (77), connecté au conduit d'amenée tlO) placé juste en amont du manchon (11) ; on a donc trois manchons filtrants paralleles ;
- une chaine (55) avec ses barres rectilignes (60) ;
- de cette m8me caisse (73) partent également trois . autres conduits auxiliaires (78) qui déboucheh~ dans cha-cun des trois manchons (11) en aval de (10) par des in-jecteurs (79) dirigés vers l'aval du manchon (11) ; on peut avoir un ou plusieurs injecteurs dans le même man-cho* (11) ;
, : 1~737~93 - un conduit (80) pour l'évacuation vers l'égout du filtrat et un by-pass (81) connecté ~ ce m8me égout.
- Ces amenées auxiliaires de suspension améliorent la sécurité d'exploitation industrielle en favorisant le décolmatage et l'épuration.
Il va de soi, compte-tenu du principe de fraction-nement mis en oeuvre de l'invention, qu'il peut arriver que quelques impuretés de grosse taille soient retenues avec la fraction fibreuse concentrée. Ce n'est pas tr~s gênant, d'une part parce que, si les circuits de fabri-cation sont bien conçus, les grosses impuretés sont éli-minées en quasi totalité en amont de la machine à pa-pier, d'autre part~parce que, à la concentration attein-te, l'élimination de ces impuretés, si elle s'avérait nécessaire, ne poserait aucun problème.
L'invention présente de nombreux avantages par rap-port aux techniques exploitées à ce jour. On peut citer :
- la possibilité de traiter de gros débits par uni-té de surface filtrante de l'ordre de 150 m3/heure par m2;
- la faible consommation d'énergie;
- le faible encombrement de l'appareil et son coût rédult;
- la possibillt~ de mettre plusieurs manchons soit en parallalè, solt en sérle assocl~s à un seul élément de d8formatlon;
- la posslbilité de réaliser un effet d'égouttage-essuyage de la tolle pour empêcher la formation de la goutte de ruissellement qui s'oppose ~ la filtration;
- bref, la posslbilité de réaliser, dans des condi-tions économiques la récupération des fibres valorisables dans des suspensions que jusqu'alors on rejetait en to-tallt~
On peut donc utiliser cette technlque avec succes pour l'épuration-filtration s~lective dans tous procédés mettant en oeuvre des phénomanes granulométrlques. On peut clter :
. .
. .
' - la filtration d'effluents urbains ou industriels;
- le traitement de minerais ou d'aliments;
- le traitement d'effluents de papèterie;
- le fractionnement de suspensions de pâtes vierges, S de vieux papiers de récupération et notamment dans le cas des opérations de désencrage.
- En papèterie, on place de préférence le dispositif sur l'égout final, juste avant la station d'épuration ou en des points précis de la chaine de fabrication.
Claims (11)
1.- Procédé pour le fractionnement de suspension de particules solides dans un liquide, du type dans lequel on fait passer ladite suspension à travers un tamis filtrant, constitué par un manchon souple, perforé, élastiquement déformable, et on exerce une pression sur ledit manchon, caractérisé:
- en ce que la suspension s'écoule librement dans une direction parallèle à l'axe longitudinal dudit manchon;
- et en ce que, en continu, on crée dans la suspen-sion à l'intérieur de ce manchon, une succession de pres-sions et de dépressions qui se déplace à contre-courant par rapport au sens d'écoulement du flux de la suspension.
- en ce que la suspension s'écoule librement dans une direction parallèle à l'axe longitudinal dudit manchon;
- et en ce que, en continu, on crée dans la suspen-sion à l'intérieur de ce manchon, une succession de pres-sions et de dépressions qui se déplace à contre-courant par rapport au sens d'écoulement du flux de la suspension.
2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on déforme la section du manchon, caractérisé en ce que on crée la succession de pressions et de dépressions en défor-mant la section du manchon et en propageant cette défor-mation le long d'une génératrice et sur la face externe de ce manchon et dans le sens opposé à l'écoulement du flux de la suspension.
3.- Dispositif pour le fractionnement de suspen-sions de particules solides dans un liquide comportant:
- un conduit d'amenée de la suspension liquide à
traiter;
- un élément filtrant constitué par un manchon fixe perforé souple, élastiquement déformable, de forme générale tronconique, connecté à son extrémité la plus large au conduit d'amenée et à son extrémité la plus étroite à
l'organe de récupération;
- un organe d'extraction du filtrat;
- un organe pour la récupération de la fraction des particules solides concentrée;
caractérisé en ce que ledit élément filtrant comporte:
- un moyen apte à canaliser le libre écoulement de la suspension à traiter dans l'axe longitudinal dudit manchon;
- un moyen apte à créer à l'intérieur du manchon et par déformation dudit manchon une succession de pressions et de dépressions qui se déplace conti-nuellement à contre-courant du flux de ladite suspension.
- un conduit d'amenée de la suspension liquide à
traiter;
- un élément filtrant constitué par un manchon fixe perforé souple, élastiquement déformable, de forme générale tronconique, connecté à son extrémité la plus large au conduit d'amenée et à son extrémité la plus étroite à
l'organe de récupération;
- un organe d'extraction du filtrat;
- un organe pour la récupération de la fraction des particules solides concentrée;
caractérisé en ce que ledit élément filtrant comporte:
- un moyen apte à canaliser le libre écoulement de la suspension à traiter dans l'axe longitudinal dudit manchon;
- un moyen apte à créer à l'intérieur du manchon et par déformation dudit manchon une succession de pressions et de dépressions qui se déplace conti-nuellement à contre-courant du flux de ladite suspension.
4.- Dispositif selon la revendication 3, caracté-risé en ce que l'ensemble du dispositif est orientable et inclinable à volonté dans un plan vertical.
5.- Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le manchon est orientable par rapport au moyen destiné à créer la succession de pressions et de dépressions.
6.- Dispositif selon la revendication 3, caracté-risé en ce que l'axe du conduit d'amenée de la suspension à
traiter est confondu avec l'axe longitudinal du manchon.
traiter est confondu avec l'axe longitudinal du manchon.
7.- Dispositif selon la revendication 3, 4 ou 6, caractérisé en ce que le moyen apte à créer à l'intérieur du manchon déformable une succession de pressions et de dépressions est formé par une spirale rigide hélicoïdale rotative, qui s'appuie transversalement en permanence contre la paroi extérieure dudit manchon et le déforme, le sens de translation du point de contact entre ladite spirale et le manchon étant opposé au sens d'écoulement du flux de la suspension.
8.- Dispositif selon la revendication 3, 4 ou 6 caractérisé en ce que le moyen apte à créer à l'intérieur du manchon déformable une succession de pressions et de dépressions est forme par une courroie sans fin, se dépla-çant en sens inverse du sens de l'écoulement du flux de la suspension et présentant des barres parallèles rigides espacées le long de ladite courroie, une partie desdites barres s'appuyant transversalement sur la paroi extérieure dudit manchon souple en le déformant.
9.- Dispositif selon la revendication 3, 4 ou 6 caractérisé en ce que le moyen apte à créer à l'intérieur du manchon une succession de pressions et de dépressions est forme par un corps mobile situé à l'intérieur et sur l'axe longitudinal dudit manchon, ayant un mouvement longitudinal alternatif, ledit corps mobile présentant son coefficient de pénétration maximum lorsqu'il se déplace à contre courant du flux de la suspension et son coefficient de pénétration minimum lorsqu'il revient dans l'autre sens.
10 .- Dispositif selon la revendication 3, 4 ou 6 caractérisé en ce qu'il présente plusieurs manchons paral-lèles associés à un seul moyen apte à créer à l'intérieur desdits manchons une succession de presions et de dépressions.
11.- Dispositif selon la revendication 3, 4 ou 6 caractérisé en ce qu'il comporte des conduits d'amenée auxiliaires de suspension disposés dans le manchon en aval du conduit d'amenée principal et dirigés sensiblement selon l'axe du manchon.
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