FR2502023A1 - Dispositif de filtration a membranes - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE FILTRATION A MEMBRANES. LE DISPOSITIF COMPORTE UN BOITIER DONT LES PAROIS LATERALES 10, 11 CONVERGENT DU HAUT VERS LE BAS ET DONT LA PAROI SUPERIEURE COMPORTE UN SUPPORT 14 DE MEMBRANES FILTRANTES 26, 28 FIXE A LA PERIPHERIE 16 DE CE SUPPORT 14 DONT LA PARTIE CENTRALE PRESENTE DES SURFACES COPLANAIRES ESPACEES QUI SOUTIENNENT LA PARTIE CENTRALE DES MEMBRANES FILTRANTES 26, 28. LA PAROI SUPERIEURE PRESENTE UNE OUVERTURE 38 QUI COMMUNIQUE AVEC L'ESPACE COMPRIS ENTRE LES DEUX MEMBRANES FILTRANTES 26, 28 ET UNE OU PLUSIEURS OUVERTURES 42, 44 QUI COMMUNIQUENT AVEC L'ESPACE COMPRIS ENTRE LE BOITIER ET LES DEUX MEMBRANES 26, 28. DOMAINE D'APPLICATION: FILTRES A MEMBRANES.
Description
L'invention concerne un dispositif de filtra-
tion du type comportant deux membranes filtrantes ayant des surfaces égales, fixées sur les côtés opposés d'un élément de support disposé à l'intérieur d'un bottier qui présente une ouverture communiquant avec l'espace compris entre les deux membranes filtrantes et une autre ouverture communiquant avec l'espace compris entre ce bottier et l'ensemble constitué par les deux membranes
et le support.
Des dispositifs de filtration de type général comprenant deux membranes filtrantes de mêmes dimensions, disposées sur les côtés opposés d'un support, sont bien connus de l'homme de l'art, un tel dispositif étant décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique
n0 3 730 353. Le but recherché en utilisant deux membra-
nes filtrantes au lieu d'une est de doubler la surface filtrante disponible sans accroissement correspondant de la dimension du dispositif de filtration. Cependant, de
tels dispositifs de filtration comprenaient jusqu'à pré-
sent des ensembles d'au moins trois éléments, en plus des deux membranes filtrantes, et la géométrie des éléments
et des ensembles était telle qu'elle augmentait les diffi-
cultés et les coûts de fabrication sans compensation par un accroissement des qualités de fonctionnement en cours
de filtration ou de la durée de vie utile du filtre.
L'invention a pour objet un dispositif compact
de filtration présentant la surface de filtration augmen-
tée et souhaitée à l'aide de deux membranes, et pouvant être fabriqué à un coût relativement bas en utilisant,
en plus des deux membranes, seulement deux éléments mou-
lés chacun en matière plastique et pouvant être aisément
fixés l'un à l'autre.
Le dispositif de filtration selon l'invention comprend un bottier qui comporte des parois supérieure et
inférieure allongées et des parois latérales qui conver-
gent du haut vers le bas. Dans la forme préférée de réa-
lisation, chacune des parois supérieure et inférieure présente sensiblement la forme d'un rectangle dont la longueur est supérieure à quatre fois la largeur, et toutes les parois latérales, au nombre de quatre, ont
-une forme sensiblement trapézoïdale, deux parois latéra-
les opposées étant relativement étroites et les deux
autres parois latérales opposées étant planes et relati-
vement larges de manière que le bottier présente une
forme sensiblement aplatie, avec cependant une conver-
gence de toutes les parois latérales du haut vers le bas.
Un support sensiblement plat de membranes fil-
trantes fait saillie vers le bas de la paroi supérieure,
à l'intérieur du bottier, et présente un bord périphéri-
que quadrangulaire qui est espacé de la paroi inférieure et des parois latérales, les deux membranes filtrantes
étant fixées de manière étanche à la périphérie du sup-
port, une sur chaque côté de ce dernier. Le support com-
porte une partie centrale qui présente plusieurs surfa-
ces coplanaires espacées sur chacun. de ses deux côtés adjacents aux deux membranes filtrantes afin de soutenir les parties centrales de ces dernières. Dans la forme préférée de réalisation, les surfaces coplanaires des deux côtés de la partie centrale du support se présentent sous
la forme de nervures allongées situées sur une mince pla-
que qui est reliée à la périphérie du support, ces nervures
s'étendant du haut vers le bas du support.
Le bottier présente une ouverture qui communi-
que avec l'espace compris entre ledit bottier et l'ensem-
ble formé par les deux membranes et leur support, et une
ouverture qui traverse la paroi supérieure et la périphé-
rie du support et qui communique avec l'espace compris
entre les deux membranes filtrantes. Dans la forme préfé-
ree de réalisation, la plaque mince portant les nervures et formant la partie centrale du support présente une extrémité supérieure qui est espacée de la partie de la périphérie du support traversée par l'ouverture de la paroi supérieure, afin de former un collecteur qui établit une communication entre cette ouverture et les espaces
compris entre les nervures allongées de la plaque mince.
En outre, dans la forme préférée de réalisation de l'invention, la paroi inférieure et toutes les parois latérales du bottier se présentent sous la forme d'une pièce moulée d'un seul bloc en polymère organique, cette pièce moulée étant ouverte à son extrémité supérieure, et la paroi supérieure, de laquelle fait saillie vers le bas le support des membranes filtrantes, est formée d'une seconde pièce moulée en polymère organique, cette seconde
pièce moulée étant fixée de manière étanche à la périphé-
rie de la paroi supérieure, dans l'ouverture située à l'extrémité supérieure de l'autre pièce moulée en matière plastique après que les membranes filtrantes ont été fixées à leur support. Par conséquent, hormis les deux membranes filtrantes, seuls deux éléments, constitués
chacun d'une pièce moulée en matière plastique relative-
ment peu conteuse, suffisent. Le bottier peut être moulé d'une façon relativement aisée et à un faible coût,
notamment en raison de la forme effilée de la pièce mou-
lée qui constitue le fond et les parois latérales de ce bottier. En outre, dans la forme préférée de réalisation,
la paroi supérieure présente une ou plusieurs autres ouver-
tures pour fluides qui communiquent avec l'espace compris entre le bottier et l'ensemble constitué par les membranes filtrantes et leur support. La forme effilée du bottier
ménage, entre les parois latérales dudit bottier et l'en-
semble, au sommet du bottier, un espace suffisant pour
que ces ouvertures supplémentaires puissent être dispo-
sées à cet emplacement sans perte d'espace dans d'autres
parties du dispositif.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective
éclatée d'une forme préférée de réalisation du disposi-
tif de filtration selon l'invention; la figure 2 est une coupe, avec arrachement partiel, suivant la ligne 2-2 de la figure 1, du dispositif à l'état totalement assemblé; et la figure 3 est une coupe suivant la ligne
3-3 de la figure 2.
La forme préférée de réalisation du dispositif de filtration selon l'invention comprend un bottier 2 qui comporte une paroi supérieure allongée 4 ayant la forme d'un rectangle dont la longueur est plus de quatre fois supérieure à la largeur, une paroi allongée 6 de fond
ayant la forme d'un rectangle dont la longueur est égale-
ment plus de quatre fois supérieure à la largeur, la lon-
gueur et la largeur de la paroi de. fond ou paroi infé-
rieure étant inférieures à la longueur et à la largeur,
respectivement, de la paroi supérieure. Le bottier com-
porte deux parois latérales opposées 8 et 10 de forme - 15 trapézoïdale et relativement étroites, et deux parois latérales opposées 11 et 12 qui sont également de forme trapézoïdale, qui sont plates et relativement larges, toutes ces parois latérales étant reliées les unes aux autres et aux parois supérieure et inférieure afin que le bottier présente une forme sensiblement plate, mais qu'il soit effilé du haut vers le bas sur ses quatre côtés. -Un support 14 de membranes filtrantes fait
saillie vers le bas de la paroi supérieure 4, à l'inté-
rieur du bottier, et est espacé de la paroi- inférieure et des parois latérales du bottier. Ce support comporte une partie périphérique quadrangulaire 16 dont chacun des quatre côtés latéraux et opposés présente une surface
plane continue dont l'une est représentée en 18 et l'au-
tre en 20 (voir figure 3). La partie centrale du support des membranes filtrantes présente, sur l'un-de ses côtés, plusieurs surfaces 22 qui sont coplanaires entre elles et,
sur son autre côté, plusieurs autres surfaces 24 qui sont égale-
ment coplanaires entre elles.
Une membrane filtrante 26 est fixée par sa péri-
phérie à la surface plane continue 18 de la partie périphé-
rique du support, la partie centrale de cette membrane
filtrante 26 étant soutenue, pendant l'utilisation du dis-
positif, par les surfaces coplanaires 22. Une seconde membrane filtrante 28, de forme identique à celle de la membrane filtrante 26, est fixée par sa périphérie à la surface plane continue 20 de la périphérie du support, la partie centrale de la membrane filtrante 28 étant soutenue, pendant l'utilisation du dispositif, par les surfaces coplanaires 24. La paroi supérieure 4 présente une ouverture 38 qui la traverse, ainsi que la partie périphérique 16 du support, et qui communique donc avec
l'espace compris entre les membranes filtrantes. Les sur-
faces coplanaires 22 sont espacées les unes des autres et les surfaces coplanaires 24 sont espacées les unes des autres, de la même manière, afin de permettre aux fluides de s'écouler entre elles et, par conséquent, entre les
membranes filtrantes et en contact avec ces dernières.
Dans la forme préférée de réalisation représentée, la partie périphérique 16 du support est rectangulaire et
les surfaces 22 sont formées par plusieurs nervures allon-
gées et équidistantes 30 qui s'étendent du haut vers le bas du support et qui sont formées sur une mince plaque 32 reliée au bas et aux côtés de la partie périphérique 16 du support, les surfaces 24 étant formées par un nombre égal de nervures allongées 34 qui s'étendent également du haut vers le bas du support et qui sont formées sur l'autre côté de la mince plaque 32. Cette dernière, sur laquelle les nervures 30 et 34 sont formées, présente une extrémité supérieure 36 qui est espacée de la partie de la
périphérie 16 traversée par l'ouverture 38, afin de cons-
tituer un collecteur entre cette ouverture 38 et les espa-
ces compris entre les nervures 30 et entre les nervures 34,
pour permettre l'écoulement des fluides entre les membra-
nes filtrantes et vers l'ouverture 38 ou en provenance de
cette ouverture 38.
Le boîtier doit présenter au moins une ouver-
ture pour permettre l'écoulement du fluide vers l'espace, ou en provenance de l'espace compris entre le bottier et l'ensemble formé par les deux membranes filtrantes et leur
support, et, dans la forme préférée de réalisation repré-
sentée, le boîtier présente deux de ces ouvertures, à savoir une ouverture 42 qui traverse le fond 6 et une ouverture 44 qui traverse la paroi supérieure 4, sur son
côté adjacent à la paroi 8. La présence des deux ouver-
tures 42 et 44 permet la réalisation de branchements d'entrée et de sortie du fluide à la partie supérieure du dispositif par l'utilisation des ouvertures 38 et 44,
ou bien la réalisation d'un branchement à la partie supé-
rieure et de l'autre branchement au fond du dispositif par l'utilisation des ouvertures 38 et 42. Quelle que soit l'ouverture 42 ou 46 non utilisée, cette ouverture peut
être bouchée. Toutes les ouvertures 38, 42 et 44 présen-
tent une surface extérieure conique épaulée, comme montré
en 48, pour faciliter la fixation d'un tube en élastomère.
De plus, le boîtier de la forme préférée de réalisation montré présente une ouverture 50 qui traverse sa paroi inférieure et une ouverture 52 qui traverse sa paroi supérieure, chacune de ces ouvertures communiquant avec l'espace compris entre le bottier et l'ensemble formé
par les membranes filtrantes et leur support. Ces ouver-
tures 50 et 52 permettent à l'air ou à tout autre gaz de
s'échapper tandis que le dispositif est en cours d'utili-
sation pour la filtration d'un liquide, l'ouverture uti-
lisée à cette fin étant équipée d'un filtre hydrophobe (non représenté) et l'autre ouverture, non utilisée,
étant bouchée. Le choix de l'ouverture 50 ou 52 à utili-
ser pour l'échappement de l'air ou de tout autre gaz,
si un tel échappement est souhaité, dépend de l'orienta-
tion du dispositif en cours d'utilisation, l'ouverture pré-
vue pour l'échappement de l'air ou autre gaz étant tou-
jours disposée à la partie supérieure du dispositif par
l'orientation prise par ce dernier pendant l'utilisation.
En cours d'utilisation, le liquide à filtrer pénètre à l'intérieur du boîtier par l'une ou l'autre des ouvertures 42 et 44, passe à travers les membranes filtrantes pour pénétrer dans l'espace compris entre elles, puis sort par l'ouverture 38. Les surfaces coplanaires situées sur chaque côté de la partie centrale du support soutiennent les membranes filtrantes et maintiennent leur écartement l'une de l'autre. Dans cette forme préférée de réalisation, le fond 6 et toutes les parois latérales 8, 10 et 11, 12 du bottier se présentent sous la forme d'une pièce moulée d'un seul bloc en polymère organique, cette pièce moulée étant ouverte à son extrémité supérieure comme montré sur
la figure 1. La paroi supérieure 4, de laquelle fait sail-
lie vers le bas le support 14 des membranes filtrantes, est réalisée sous la forme d'une seconde pièce moulée d'un seul bloc en polymère organique, également comme mieux montré sur la figure 1, la paroi supérieure étant
fixée et scellée, à sa périphérie, dans l'extrémité supé-
rieure ouverte de l'autre pièce moulée. L'extrémité supé-
rieure ouverte de la pièce moulée qui forme le fond et les parois latérales du bottier présente avantageusement à sa périphérie une gorge continue 58 destinée à recevoir la périphérie de la paroi supérieure 6. Cette dernière est évidemment fixée à l'extrémité supérieure ouverte seulement après la fixation étanche des membranes au support.
Par conséquent, la structure permet la fabrica-
tion du dispositif en n'utilisant, outre les deux membranes filtrantes, que deux éléments moulés chacun d'une seule pièce en matière plastique et pouvant être aisément fixés de manière étanche l'un à l'autre. Lorsque le polymère organique utilisé est une matière thermoplastique, comme
cela est préféré, il est possible de procéder par fixa-
tion et scellage à chaud, de même que pour la fixation et le scellage des membranes filtrantes sur le support, bien qu'une fixation et un scellage au moyen d'un adhésif
puissent être pratiqués si cela est souhaité.
Dans la forme particulière de réalisation représentée, les dimensions réelles de la partie périphérique du support sont: une longueur d'environ 12,5 cm et une largeur d'environ 8 cm. Ceci donne une surface filtrante
d'environ 200 cm2, les dimensions extérieures, c'est-à-
dire celles du boîtier à l'exclusion des raccords de -tubes, étant: une longueur d'environ 14,5 cm, une largeur au centre d'environ 10,5 cm et une épaisseur au centre d'environ 1,5 cm. Le dispositif est donc compact tout en
offrant une grande surface filtrante.
Il est possible d'utiliser toute membrane fil-
trante souhaitée, bien que la plupart des utilisations du dispositif exigent l'emploi d'une membrane microporeuse, et il est préférable que la membrane soit en polymère organique, en particulier pour sa facilité de scellage et de fixation. Le polymère organique utilisé pour les pièces moulées est de préférence une matière thermoplastique dont
un exemple typique est le polypropylène.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté
sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (6)
1. Dispositif de filtration, caractérisé en ce qu'il comporte un bottier (2) qui comprend des parois allongées supérieure (4) et inférieure (6) et des parois latérales (8, 10, 11, 12) qui convergent du haut vers le
bas, la paroi supérieure comportant un support sensible-
ment plat (14) de membranes filtrantes qui fait saillie vers le bas de cette paroi supérieure, à l'intérieur du
bottier, et qui présente un bord périphérique quadrangu-
laire (16), deux membranes filtrantes (26,28) étant dispo-
sées sur les côtés opposés du support et étant liées de manière étanche à sa périphérie, le support comportant une partie centrale qui présente, sur chacun de ses deux côtés adjacents aux membranes filtrantes, des surfaces
coplanaires espacées (22,24)destinées à soutenir les par-
ties centrales desdites membranes filtrantes, la paroi supérieure présentant une ouverture (38) qui traverse la périphérie du support et qui communique avec l'espace compris entre les deux membranes filtrantes, le bottier
présentant au moins une ouverture (42 ou 44) qui communi-
que avec l'espace compris entre le bottier et les deux membranes.
2. Dispositif de filtration selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que la paroi inférieure et les parois latérales du bottier se présentent sous la forme d'une pièce moulée d'un seul bloc en polymère organique, ouverte à son extrémité supérieure, et en ce que la paroi
supérieure et le support des membranes filtrantes, fai-
sant saillie vers le bas de la paroi supérieure, se pré-
sentent sous la forme d'une autre pièce moulée en poly-
mère organique, fixée, à la périphérie de la paroi supé-
rieure, dans l'extrémité ouverte de la première pièce moulée.
3. Dispositif de filtration selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que la périphérie du support est rectangulaire et en ce que les surfaces coplanaires (22,24) situées sur chacun des côtés de la partie centrale du support sont formées par des nervures allongées (30,34) qui s'étendent du haut vers le bas du support et qui sont formées sur une mince plaque (32) reliée à la périphérie du support et présentant une extrémité supérieure (36) qui est espacée de la partie de la périphérie (16) du support
traversée par la première ouverture citée (38).
4. Dispositif de filtration selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que chacune des parois allongées supérieure et inférieure présente sensiblement la forme d'un rectangle dont la longueur est égale à plus de quatre fois la largeur, deux parois latérales opposées (8,10) du bottier étant relativement étroites et les deux autres parois latérales opposées (11,12) du bottier étant plates
et relativement larges.
5. Dispositif de filtration selon la revendica-
tion 4, caractérisé en ce que le bottier présente au moins deux ouvertures (42,44) qui communiquent avec l'espace compris entre le bottier et les deux membranes, l'une (42) des deux ouvertures étant réalisée à travers la paroi inférieure (6) du bottier et l'autre (44) desdites deux ouvertures étant réalisée à travers la paroi supérieure
(4) du bottier, à proximité de l'une (8) des parois laté-
rales opposées et relativement étroites de ce boîtier.
6. Dispositif de filtration selon la revendica-
tion 5, caractérisé en ce que la paroi supérieure est traversée par une troisième ouverture (52) qui communique
avec l'espace compris entre le boîtier et les deux membra-
nes et qui est adjacente à l'autre (10) des parois laté-
rales opposées et relativement étroites du boîtier, la
paroi inférieure étant traversée par une seconde ouver-
ture (50) qui communique avec l'espace compris entre le
bottier et les deux membranes filtrantes.
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