Sur les machines-outils, on utilise des liquides de refroidissement comme l'eau, des liquides spéciaux comme le pétrole ou les diélectriques sur les machines d'électro-érosion, etc. Il convient, pour éviter leur gaspillage, de les recycler et de doter la machine d'un système de filtration continue.
Une des caractéristiques de ce système de filtration est le nombre d'heures pendant lesquelles il faut attendre pour que les particules en suspension et les contaminants se déposent dans la cuve de décantation avant toute utilisation ultérieure.
La présente invention est basée sur la découverte expérimentale selon laquelle, si on laisse écouler un certain temps pour la première décantation du liquide, on peut vider le réservoir par sa partie supérieure à une vitesse qui permet d'obtenir un temps total de vidange beaucoup plus faible que le temps traditionnel; on a donc conçu un système équipé de moyens pour parvenir à cette fin.
La présente invention préconise une installation de filtration de liquides avec des particules en suspension, qui comporte un ensemble de distributeurs de liquide, un filtre et une cuve de décantation dans laquelle les particules en suspension dans le liquide peuvent se déposer en différentes phases avec des vitesses de sédimentation décroissantes, caractérisée en ce qu'elle est munie de moyens pour vider la cuve de décantation par sa partie supérieure, ces moyens descendant en même temps que le niveau du liquide de la cuve, et attendant pour entrer en service qu'au moins une partie du temps correspondant à la phase de plus grande vitesse de sédimentation soit écoulé, la vitesse de vidange de la cuve étant proche de la vitesse de sédimentation VA de la zone A dans laquelle se déposent librement les particules.
Selon une forme d'exécution de l'invention ces moyens comportent un conduit dont l'embouchure est immergée à proximité de la surface du liquide et fixé à des flotteurs qui le maintiennent au même niveau par rapport à la surface du liquide, quelle que soit la hauteur de ce dernier.
L'utilisation de flotteurs pour maintenir le conduit d'extraction à la surface du liquide est bien connue, par exemple, lors des écoulements de pétrole dans la mer ou lors de la séparation huile-pétrole sur l'eau, comme dans le brevet anglais 1 412 102.
Dans cette invention, on utilise donc cet élément connu (des flotteurs soutenant le flexible d'extraction) sur un milieu différent (liquide avec particules, matières en suspension) et en appliquant la découverte expérimentale préalablement citée (vitesse de décantation), non seulement pour extraire la partie supérieure du liquide, mais également pour accélérer la vidange de la cuve.
La fig. 1 est un schéma d'un système de filtration pour les liquides utilisés sur des machines-outils,
la fig. 2 est une représentation selon les coordonnées XY de la vitesse de décantation des particules dans un liquide,
la fig. 3 est une représentation schématique de l'objet de l'invention.
D'après la fig. 1, sur une machine-outil 1, il se produit une contamination des liquides utilisés comme réfrigérants, diélectriques, etc. qui sont extraits par le conduit 2 pour les amener à un réservoir 3 de liquide contaminé (avec particules en suspension).
Ce liquide est filtré dans le filtre 4. Le système comporte un ensemble de distributeurs 5 pour effectuer la distribution des liquides contaminé et non contaminé vers la machine 1, vers le réservoir 3 ou vers une cuve de décantation 6, lors des différentes phases de travail.
Dans la cuve de décantation 6, les particules en suspension doivent se déposer vers le fond afin que le liquide restant, ainsi décontaminé, puisse être réutilisé.
Lors de la séparation par décantation, on profite de la force de gravité qui confère aux particules un mouvement descendant. La vitesse de descente de celles-ci dépend de la densité et de la viscosité du liquide ainsi que de la taille, de la forme et de la densité de la particule. Pour obtenir une efficacité maximale lors du processus de sédimentation, il convient d'obtenir des particules lourdes et grosses. Si ceci ne se produit pas spontanément, on recourt à une coagulation-floculation préliminaire. Lorsque la concentration de solides est importante, la densité apparente du liquide augmente et il se produit une sédimentation retardée.
Les différentes phases de la sédimentation peuvent être clairement identifiées à la fig. 2 où l'axe OY représente le niveau de la zone libre de particules en suspension et l'axe OX représente le temps. En fonction du temps, il se forme à la partie supérieure, une surface libre A (semblable à celle de l'eau liquide, caractéristique de l'existence d'un champ de forces de gravité et des interactions entre une certaine classe de particules), sous laquelle se déposent librement les particules (sauf si la concentration initiale est très élevée) et au-dessus de laquelle il y a de l'eau propre. A un niveau intermédiaire apparaît une zone B de sédimentation retardée et au fond une zone C de haute concentration, où a lieu la compression et le compactage de la boue. La surface libre descend avec le temps jusqu'à entrer en contact avec la zone de compression.
Avec le temps, la vitesse devient de plus en plus lente.
Si on veut utiliser le liquide 1 de la cuve de décantation 6, on l'extrait par le conduit 7 (fig. 1) et il faut donc attendre que pratiquement tout le liquide soit propre, ce qui nécessite plusieurs heures U1. Cela détermine donc la capacité et le fonctionnement du reste de l'installation du filtre 4; on admet habituellement pour ce filtre 4 une capacité minimale de U1 heures sans interruption d'absorption des impuretés avant un nouveau transvasement dans cette cuve de décantation.
Lors d'essais, le demandeur a constaté que ce qui précède est applicable si le niveau h de liquide dans la cuve de décantation reste constant. Par contre, si on vide la cuve 6 par sa partie proche de sa surface supérieure, à une vitesse liée à la première vitesse de sédimentation VA de la zone A immédiatement inférieure à la zone libre, le phénomène suivant apparait: la vitesse de sédimentation, plutôt que de se décomposer en phases (zones A, B, C, D) reste à peu près constante et semblable à la première vitesse de sédimentation VA. Ceci est représenté à la fig. 2 par la prolongation en trait interrompu A min de la zone A. On notera que le nombre d'heures de vidange de la cuve devient U2 nettement inférieur au temps initial U1 : U2 < U1. Dans la pratique, on a expérimenté des cuves où U1 = 24 h et U2 environ 5 h.
On a même observé que, au fur et à mesure que, conformément au système objet de l'invention, on vide le réservoir 6, la vitesse de sédimentation augmente, c'est-à-dire que la pente de la droite AA min devient plus forte, diminuant d'autant le nombre d'heures U, qui devient ainsi inférieur à la valeur théorique.
Pour l'application de ce phénomène, le système est muni de moyens de vidange du réservoir 6 par sa partie supérieure. Ces moyens sont mis en opération uniquement lorsque le temps nécessaire U3 pour que la partie supérieure du liquide (suivant la droite A) devienne propre, est écoulé. Ce temps peut être, par exemple, de 3 heures.
On a prévu que la paroi latérale p du réservoir 6 soit coulissante afin que la vidange se produise par débordement. Toutefois, l'expérience réalisée avec un conduit 9 dont l'embouchure b est légèrement immergée et soutenue en position par un flotteur 8 a donné des résultats optimum puisque de cette façon, l'embouchure b est constamment dans la zone A du schéma de la fig. 2.
On machine tools, coolants such as water are used, special liquids such as petroleum or dielectrics on EDM machines, etc. To avoid waste, it should be recycled and the machine provided with a continuous filtration system.
One of the characteristics of this filtration system is the number of hours it takes to wait for suspended particles and contaminants to settle in the settling tank before any subsequent use.
The present invention is based on the experimental discovery according to which, if a certain time is allowed to elapse for the first decantation of the liquid, the tank can be emptied by its upper part at a speed which makes it possible to obtain a total emptying time much longer. weak than traditional time; we therefore designed a system equipped with means to achieve this end.
The present invention recommends an installation for filtering liquids with suspended particles, which comprises a set of liquid distributors, a filter and a settling tank in which the particles suspended in the liquid can be deposited in different phases with speeds. decreasing sedimentation, characterized in that it is provided with means for emptying the settling tank by its upper part, these means descending at the same time as the level of the liquid in the tank, and waiting to enter into service at least part of the time corresponding to the phase of highest sedimentation speed has elapsed, the emptying speed of the tank being close to the sedimentation speed VA of the zone A in which the particles are freely deposited.
According to one embodiment of the invention, these means comprise a duct whose mouth is immersed near the surface of the liquid and fixed to floats which keep it at the same level with respect to the surface of the liquid, whatever the height of the latter.
The use of floats to hold the extraction duct on the surface of the liquid is well known, for example, during oil flows in the sea or during oil-oil separation on water, as in the English patent 1,412,102.
In this invention, this known element is therefore used (floats supporting the extraction hose) on a different medium (liquid with particles, suspended matter) and by applying the previously mentioned experimental discovery (decantation speed), not only for extract the upper part of the liquid, but also to speed up the emptying of the tank.
Fig. 1 is a diagram of a filtration system for liquids used on machine tools,
fig. 2 is a representation according to the XY coordinates of the speed of settling of the particles in a liquid,
fig. 3 is a schematic representation of the subject of the invention.
According to fig. 1, on a machine tool 1, there is contamination of the liquids used as refrigerants, dielectrics, etc. which are extracted through line 2 to bring them to a reservoir 3 of contaminated liquid (with suspended particles).
This liquid is filtered in the filter 4. The system includes a set of distributors 5 for distributing the contaminated and uncontaminated liquids to the machine 1, to the tank 3 or to a settling tank 6, during the different working phases .
In the settling tank 6, the particles in suspension must settle towards the bottom so that the remaining liquid, thus decontaminated, can be reused.
During separation by decantation, we take advantage of the gravity force which gives the particles a downward movement. The rate of descent of these depends on the density and viscosity of the liquid as well as the size, shape and density of the particle. To obtain maximum efficiency during the sedimentation process, heavy and large particles should be obtained. If this does not happen spontaneously, a preliminary coagulation-flocculation is used. When the concentration of solids is high, the bulk density of the liquid increases and delayed sedimentation occurs.
The different phases of sedimentation can be clearly identified in fig. 2 where the OY axis represents the level of the free zone of suspended particles and the OX axis represents time. As a function of time, a free surface A is formed at the top (similar to that of liquid water, characteristic of the existence of a gravitational force field and of the interactions between a certain class of particles) , under which the particles are freely deposited (unless the initial concentration is very high) and above which there is clean water. At an intermediate level there appears a zone B of delayed sedimentation and at the bottom a zone C of high concentration, where compression and compaction of the mud takes place. The free surface descends over time until it comes into contact with the compression zone.
Over time, the speed becomes slower and slower.
If we want to use the liquid 1 from the settling tank 6, we extract it through the conduit 7 (fig. 1) and we must therefore wait until practically all the liquid is clean, which requires several hours U1. This therefore determines the capacity and the functioning of the rest of the installation of the filter 4; a minimum capacity of U1 hours is usually allowed for this filter 4 without interrupting the absorption of impurities before a new transfer into this settling tank.
During tests, the applicant has found that the above is applicable if the level h of liquid in the settling tank remains constant. On the other hand, if the tank 6 is emptied by its part close to its upper surface, at a speed linked to the first sedimentation speed VA of the zone A immediately lower than the free zone, the following phenomenon appears: the speed of sedimentation, rather than breaking down into phases (zones A, B, C, D) remains more or less constant and similar to the first speed of sedimentation VA. This is shown in fig. 2 by the prolongation in broken lines A min from zone A. It will be noted that the number of hours of emptying of the tank becomes U2 significantly less than the initial time U1: U2 <U1. In practice, we experimented with tanks where U1 = 24 h and U2 about 5 h.
It has even been observed that, as and in accordance with the system which is the subject of the invention, the tank 6 is emptied, the sedimentation speed increases, that is to say that the slope of the line AA min becomes stronger, correspondingly reducing the number of hours U, which thus becomes lower than the theoretical value.
For the application of this phenomenon, the system is provided with means for emptying the reservoir 6 through its upper part. These means are put into operation only when the time necessary U3 for the upper part of the liquid (along the line A) to become clean, has elapsed. This time can be, for example, 3 hours.
Provision has been made for the side wall p of the reservoir 6 to be sliding so that the emptying occurs by overflow. However, the experiment carried out with a conduit 9 whose mouth b is slightly submerged and supported in position by a float 8 has given optimum results since in this way, mouth b is constantly in zone A of the diagram of the fig. 2.