Filtre épaississeur à, cellules verticales. La présente invention se rapporte aux filtres épaississeurs destinés à soutirer du liquide clair d'un mélange de liquide et de particules solides, en vue d'obtenir un mé lange à plus haute teneur en matières solides et à faciliter ainsi le travail ultérieur d'ex traction des matières :
solides. L'invention a trait au genre dans lequel des cellules fil trantes, verticales, plongent dans le mélange à traiter, et un système distributeur relie al- ternativement les cellules, individuellement ou par groupes, à un appareil destiné à sou tirer du liquide filtré, puis<B>à</B> une canalisa tion de fluide sous pression, destiné à déta cher les couches solides déposées sur les pa rois des cellules, ce fluide pouvant être de l'air comprimé ou même du liquide déjà filtré.
Il est connu de faire tourner les cellu les autour d'un axe commun durant la fil tration et l'on sait que ce mouvement favo rise le travail de l'appareil, sans doute
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parce <SEP> qu'il <SEP> réalise <SEP> un <SEP> brassage <SEP> du <SEP> liquide
<tb> et <SEP> régularise <SEP> ainsi <SEP> l'action <SEP> de <SEP> la.
<SEP> surface <SEP> fil trante.
<tb> I1 <SEP> a <SEP> également <SEP> <I>été</I> <SEP> proposé <SEP> de <SEP> construire
<tb> des <SEP> filtres <SEP> épaissis,seurs <SEP> à <SEP> cellules <SEP> verticales
<tb> disposées <SEP> de <SEP> façon <SEP> à <SEP> tourner <SEP> continuellement
<tb> autour <SEP> de <SEP> leurs <SEP> axes <SEP> géométriques <SEP> indivi duels, <SEP> lesquels <SEP> sont <SEP> fixes <SEP> dans <SEP> l'espace.
<SEP> Ce
<tb> dispositif <SEP> est <SEP> toutefois <SEP> assez <SEP> complexe <SEP> et, <SEP> s'il
<tb> réalise <SEP> la <SEP> régularité <SEP> de <SEP> travail <SEP> pour <SEP> chaque
<tb> cellule <SEP> individuelle, <SEP> il <SEP> laisse <SEP> subsister <SEP> les
<tb> irrégularités <SEP> entre <SEP> les <SEP> cellules,
<SEP> certaines
<tb> pouvant <SEP> baigner <SEP> dans <SEP> un <SEP> liquide <SEP> moins
<tb> chargé <SEP> que <SEP> celui <SEP> qui <SEP> entoure <SEP> les <SEP> autres <SEP> cel lules.
<tb> L'invention <SEP> vise <SEP> un <SEP> appareil <SEP> dans <SEP> lequel
<tb> des <SEP> cellules <SEP> verticales <SEP> pourvues <SEP> chacune <SEP> d'un
<tb> arbre <SEP> axial <SEP> creux <SEP> sont <SEP> disposées <SEP> tout <SEP> autour
<tb> d'un <SEP> arbre <SEP> vertical <SEP> commun <SEP> autour <SEP> duquel
<tb> elles <SEP> tournent <SEP> ensemble <SEP> durant <SEP> la <SEP> filtration
<tb> et <SEP> en <SEP> ce <SEP> que <SEP> ces <SEP> cellules <SEP> tournent <SEP> en <SEP> outre <SEP> sur
<tb> elles-mêmes <SEP> durant <SEP> le <SEP> décollement <SEP> des <SEP> <B>g <SEP> â-</B> teaux sous l'action de l'air comprimé,
ces ro tations se faisant automatiquement.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution de l'ap pareil .selon l'invention.
Fig. 1 est une coupe verticale générale suivant I-I (fig. 2) d'un appareil d'un premier genre; Fig. 2 en -est une coupe horizontale sui vant II-II (fig. 1); Fig. 3 est une vue partielle en coupe à plus grande échelle du plateau supérieur de l'appareil,. de la liaison d'une cellule au dis tributeur, de ce dernier et de l'embrayage des plateaux;
Fig. 4 est une coupe suivant IV-IV (fig. 3) montrant le plateau tournant du distributeur; Fig. 5 est une coupe suivant V -V (fig. 3) montrant le plateau fixe du distri buteur; Fig. 6 est une vue de l'agitateur en plan par-dessous; Fig. 7 est une vue en plan à grande échelle d'un dispositif à rappel élastique destiné à commander la rotation des cellules;
Fig. 8 en est une coupe suivant VIII-VIII (fig. 7); Fig. 9 indique .schématiquement le pro fil des engrenages. de commande de la cellule; Fig. 10 est la coupe verticale d'une cel lule; Fig. 11 est "une vue partielle en coupe d'un deuxième genre d'appareil, à cellules (le fort diamètre et pertes de charges réduites; Fig. 12 est une vue par-dessous du pla teau fixe du distributeur;
Fig. 13 est une coupe partielle suivant XIII XIII (fig. 12); Fig. 14 est une demi-coupe suivant XIV-XIV (fig. 12); Fig. 15 est une vue en plan du plateau mobile du distributeur avec son entraîne ment.
L'appareil des fig. 1 à 10 comporte une cuve verticale 1 munie d'un bec 2, dans le quel arrive le liquide à traiter. Du fond de celle-ci part une tubulure de sortie latérale 3. L'arrivée du liquide à traiter est en pra tique continue. Une partie du liquide est ex traite après filtration à travers les cellules; le surplus .s'échappe par la sortie 3 avec les boues qui retombent des cellules. La teneur en matières solides suspendues de ce liquide résiduel est ainsi bien supérieure à. celle du liquide à l'entrée, d'où le nom de "filtre épaississeur".
Ce liquide résiduel se traite fa cilement par décantation, filtration au filtre- presse ou au filtre à tambour, etc., alors que le liquide d'entrée ne donne, dans les mêmes conditions, que des résultats décevants.
Dans ces appareils il est prévu une che mise 4 qui permet de réchauffer- ou refroidir l'appareil quand on le désire.
Dans l'axe de la cuve 1 se trouve disposé un arbre vertical qui est constitué par un bout d'arbre supérieur plein 5, porté et guidé par un long palier 6, et à l'extrémité infé rieure duquel est clavetée une rondelle 7 soli daire d'un tube vertical 8 qui prolonge l'ar bre 5.
A sa partie supérieure, l'arbre 5 porte une roue dentée hélicoïdale 9, qui reçoit son mouvement d'une vis 10 calée sur un arbre général horizontal 11 porté par des paliers 12 et commandé par une poulie 13. Les paliers 12 et le palier 6 sont supportés par des fers 14 formant superstructure au-dessus de la. cuve.
Sur l'arbre tubulaire 8 est enfilé un. se cond arbre tubulaire vertical 15, plus court, qui porte les deux plateaux 16 et 17 suppor tant les cellules. Cet arbre est fou sur l'arbre 8, mais il est solidaire, à sa partie supérieure, du plateau tournant 18 du distributeur, le quel plateau porte à son sommet des dents de loup 19, susceptibles d'être mises en prise avec un manchon 20 à. dents de loup monté à clavette coulissante sur l'arbre 5.
En fig. 3 est représentée la fourchette 21 de commande du manchon 20, articulée en 22 et manoeuvra- ble par une bielle 23 aboutissant à un organe de commande approprié quelconque. Sur la fig. 1 à petite échelle, ces détails ont été omis pour ne pas surcharger le dessin.
Chaque cellule porte à sa partie ïnfé- rieure une queue 24 qui peut pivoter -dans. un alésage du plateau inférieur 17, et elle porte .à sa partie supérieure un axe creux 25 au bout duquel est emmanché un manchon 26 portant un pignon<B>27.</B> Ce manchon peut tour ner .dans le plateau supérieur 16.
Afin de permettre la mise en place et l'enlèvement rapides des cellules, ce dernier n'est pas sim plement perforé, mais est échancré radiale- ment comme montré en 28 (fig. 2) et il porte des pattes 29 articulées en 30, qui se rabat tent sur les manchons 2.6 quand ceux-ai sont en place et se serrent par des boulons 31 et des écrous à oreilles 32. Le plateau 16 comporte un rebord 33 (échancré bien entendu pour le passage des manchons 26) et qui est centré par trois pai res de galets 34. Chaque paire est portée par un étrier 3-5 fixé à la cuve 1.
Les galets de chaque paire sont écartés l'un,de l'autre, de telle sorte que, nonobstant les échancrures 28, i1 y en ait toujours au moins un qui soit au contact du rebord 33.
L'assemblage .des cellules avec leurs axes individuels supérieurs 25 est renforcé par des haubans .36.
L'alésage intérieur de chaque axe 25 est relié au plateau mobile 18 du .distributeur (fig. 3) par le moyen d'un joint formant presse-étoupe, constitue par un petit plateau 37 maintenu pressé contre le haut du man chon 26 par un ressort 38 qui prend appui sur un étrier 39 articulé en 40 sur une chape 41 solidaire du plateau 16, et dont la position peut être réglée par une vis 42 pourvue d'un volant 43.
On notera que le petit plateau<B>P</B> se prolonge par un coude 44 au bout duquel s'emmanche un tube 45, puis un tube de verre 46, puis un second tube 47 qui aboutit au trou 48 du plateau 18, correspondant à la cellule envisagée. Un robinet 49 permet d'iso ler au besoin la cellule. On remarquera, d'au tre part, qu'en manoeuvrant le volant 33, on peut faire pivoter l'étrier 39 de façon à libé rer le plateau 37 de la pression du ressort '38, ce qui permet de dégager la cellule. De préférence, l'étrier 39 est disposé de façon à empêcher le plateau 37 de tourner quand la cellule tourne, les tubes 45, 46 et 47 n'ayant ainsi aucun effort à supporter.
Ceci s'.obtient en donnant au coude 44 une section rectangulaire et en disposant les deux bran ches de l'étrier - de telle sorte qu'elles em brassent ledit coude avec un jeu très réduit. Le distributeur lui-même se compose du plateau inférieur mobile 18 figé à. l'extrémité de l'arbre 1.5, comme expliqué plus. haut, et du plateau fixe 98 reposant sur le plateau 18. La fig. 4 montre la face active du plateau 18 pourvue de trous 48 en nombre égal à. ce lui des cellules.
La fig. 5 montre la face ac tive du plateau 98, pourvue d'une rainure d'aspiration 50 qui occupe un angle très grand, et d'une ouverture de refoulement 51 logée dans l'angle resté libre. Les tubes de vide 52 et d'air comprimé 53 sont reliés aux rainure 50 et ouverture 51 et ils maintiennent le plateau 49 pour l'empêcher de tourner. L'on peut éventuellement prévoir un ressort de pression pour maintenir les plateaux en contact avec une pression suffisante.
Au point où les cellules sont soumises à l'action de l'air comprimé se trouve le méca nisme à rappel élastique destiné à. assurer la rotation de la. cellule au passage. On notera. tout d'abord que dans les fig. 1. 3 et 5 l'on a supposé que le point de refoulement 51 se trouvait dans le plan de coupe 1-I de la fig. 2, alors que, sur cette dernière figure, le dit mécanisme est légèrement décalé de ce plan.
Ce mécanisme comprend un arbre verti cal 54 (fig. 7 et 8) qui reçoit son mouvement de l'arbre 11 par un renvoi approprié non fi guré. Cet arbre repose dans un palier crapaudine 55 fixé sur le couvercle 5,6 de la cuve 1, et il porte une roue dentée 57 qui en grène avec une roue 58 folle sur un axe 59 porté par un bras 60 qui s'articule autour du palier 55. Ce bras 60 est repoussé vers le cen tre de la cuve par un ressort 61 porté par une tige 62 qui traverse à la fois le bras mobile 60 et une oreille 63 fixée au couvercle 56. Grâce à des écrou et contre-étrou 64, cette tige 62 limite ainsi le mouvement du bras 60 sous l'action .du ressort 61.
Sous la roue 58 est fixée une autre roue 65 disposée de façon à se trouver au droit des pignons 27 .des cellules, à venir ainsi en prise avec eux et à les entraîner comme le fait bien comprendre la fig. 7. Grâce à la mobilité du bras 60, la période d'engrènement d'un pi gnon 27 avec la roue 65 est prolongée de fa çon suffisante et dure pendant toute la, pé riode de refoulement. Il va sans dire que les dentures des engrenages 27 et 65 doivent être prévues de façon que les dents puissent se pé nétrer à fond sans inconvénient. La fig. 9 montre un exemple de profil grossier répon dant à la. condition ci-dessus.
Pour les petits appareils, les pignons 27 et 65 peuvent Hêtre, lisses et agir seulement par friction.
Pour assurer la bonne évacuation des boues tombant des cellules, on a prévu un agi tateur vers le bas-de l'arbre 8. Cet agitateur comporte quatre bras 66 portant des palettes 67 disposées de façon à ramener les boues vers l'orifice central. Ces bras sont en outre soutenus par des tirants 6<B>8</B>. Au bas de l'arbre 8 on a en outre prévu un petit agitateur sup plémentaire<B>69</B> pour éviter l'accumulation des boues au-dessus de la soupape de net toyage 70. On notera que l'agitateur calé sur l'arbre 8 tourne sans cesse, alors qu'on peut arrêter l'arbre 15 par la bielle 23.
Cette dis position permet d'évacuer les boues à la fin d'une opération. Il suffit d'arrêter les cellu les et de laisser encore l'appareil tourner un temps suffisant pour que les boues puissent être évacuées par la conduite 3, grâce à l'ac tion des agitateurs.
Les cellules peuvent être de tout type approprié. Celle de la fig. 10 est une construction particulièrement avantageuse. Elle comporte deux fonds 71 et 72 réunis par un cylindre 73 fait soit directement en ma tière filtrante, soit en tôle perforée ou analo gue, sur laquelle on enroule ensuite de la toile filtrante. Le fond inférieur 72 porte la queue 24 et le fond supérieur 71, l'arbre creux de liaison 25. Un corps intérieur étanche 74 réduit au minimum le volume nuisible. Ce corps est traversé de façon étan che par des tubes 7.5, dans lesquels s'enfilent les entretoises 76 de liaison des fonds. Le fond supérieur porte un certain nombre de haubans 36.
Grâce au corps intérieur 74, cette cellule peut avoir de grands diamètres sans incon vénient. On notera à ce sujet qu'en fig. 1 les cellules sont de diamètre relativement petit, au contraire de ce qui est montré en fig. 10. En fig. 3, l'appareil est supposé monté avec des cellules du genre de celle de la fig. 10 et il en résulte que les tubes 45, 46 et 47 sont moins inclinés que montré en fig. 1.
L'expérience montre que le débit d'un ap pareil du genre de celui décrit est remarqua ble pour les faibles surfaces de filtration, mais augmente nettement moins vite que la surface filtrante. Il a été reconnu que cet in convénient résulte de l'influence des pertes de charges. En effet, les cellules devant tra vailler sous une forte dépression, c'est-à-dire avec une faible pression absolue, une perte de charge faible occasionne une augmentation re lativement importante de la pression de tra vail et diminue considérablement le débit. L'influence des pertes de charge est d'autant plus sensible que, dans l'appareil décrit, l'as piration se fait par le haut, c'est-à-dire à l'encontre de l'action de la gravité sur le li quide.
Cette disposition est évidemment mauvaise en théorie et l'on sait qu'on obtient de bien meilleurs résultats en :disposant l'as piration au bas des cellules. Mais avec le pré sent genre d'appareil, cette solution est, sinon impossible, du moins extrêmement délicate à. mettre en pratique à cause de la rotation des cellules autour de l'axe commun. Il est préfé rable donc de réduire au minimum possible la hauteur des cellules et la différence de niveau entre celles-ci et le :distributeur, et surtout de disposer les, cellules, les canalisa tions et le distributeur, de façon à réduire les pertes de charge.
L'appareil des fig. 11 à 15 est spéciale ment prévu dans ce but et son rendement est considérable sans qu'on ait à employer des sections de canalisations démesurées.
Les, cellules sont des corps cylindro- coniques à diamètre relativement fort, ,dont la paroi cylindrique extérieure 80 forme pa roi filtrante. On la. constituera, par exem ple, à l'aide d'une tôle perforée recouverte d'un tissu filtrant, ou encore à l'aide d'une pierre poreuse.
Pour diminuer le volume nuisible, la cel lule comporte un corps de remplissage, comme dans le premier appareil décrit. Mais ici, ce corps 81 est soudé au fond de la cel lule, lequel est ouvert de telle sorte que le li quide peut pénétrer à l'intérieur dudit corps, en comprimant l'air au-dessus de lui. En ou tre, comme montré, le corps 81 est prévu de façon à laisser au liquide au droit de la por tion cylindrique de la cellule, un passage an- ni-daire de section croissante, de telle sorte que la vitesse du liquide soit sensiblement constante, la section croissant à mesure que croit l'afflux de liquide filtré.
Dans: la por tion conique de la cellule, la section reste constante.
Comme montré, le cône du chapeau est as sez effilé pour éviter tout remous à l'entrée dans la canalisation cylindrique 25.
Le fond .de la cellule porte un croisillon 8:8 muni d'un trou de centrage dans lequel vient porter une pointe $4 solidaire du pla teau inférieur 17 de support .des cellules.
Les canalisations 25, 44 et 46 sont en principe semblables à celles de l'appareil des fig. 1- à 10. On a. eu soin d'y éviter tout coude brutal, tout changement de section, et on leur donne le plus fort diamètre possible.
Le distributeur est modifié. Son plateau mobile 8,5 est solidaire d'un moyeu 86 calé sur l'arbre 8, et qui porte la roue -d'entraîne- ment 87 directement attaquée par la vis 88 qui plonge dans le bain d'huile 89 et est calée sur l'arbre moteur général 11. Des tube ver ticaux 90, relient les orifices 48 du plateau 85 aux arrivées 47 .des canalisations indivi duelles des cellules.
Le plateau fige 91 comporte, comme ci- dessus., une fenêtre -d'aspiration 50 en arc de cercle presque fermé et une lumière de refou lement 51 en forme d'un simple trou circu laire. Mais alors que dans l'appareil précé dent le tube d'aspiration débouchait latérale ment dans la lumière 50. créant des remous et déterminant une perte de charge impor tante, dans le présent appareil, l'aspiration 92 est disposée dans l'axe du filtre et s'évase en cône jusqu'à aboutir à la fenêtre 50. Bien entendu, des entretoises 93 relient la partie centrale aux bords, afin d'assurer la rigidité de l'ensemble.
L'une de ces entretoises (fig. 13) sert pour le passage de la canalisa tion de graissage 94.
Le bâti 14 porte un support en cintre 95 qui centre le plateau supérieur 91 du distri buteur et porte une couronne 9@6 sur laquelle prennent appui des ressorts 97 qui pressent le plateau fige 91 contre le plateau mobile.