FR2666519A1 - Module et dispositif de filtration pour separer et filtrer des fluides selon la methode a ecoulement transversal et procede pour fabriquer le module. - Google Patents

Abstract

Un module de filtration à écoulement transversal comprend au moins deux unités de filtre empilées, séparées par un intercalaire et assemblées aux bords par une matière d'étanchéité en anneau, un canal de rétentat et un canal de filtrat. L'anneau de matière d'étanchéité (90) est espacé des unités de filtre (80) en regard d'au moins un segment marginal de ces unités, avec formation d'un canal de rétentat (40), les couches des unités de filtre (80) sont soudées étanches, tout au moins dans les segments marginaux non encastrés dans l'anneau (90), et cet anneau est réalisé sous une telle largeur, au droit des segments marginaux des unités de filtre (80) encastrés dans la matière d'étanchéité (90), qu'il reçoit le canal de filtrat (50) complètement. Applicable à la filtration dans les industries des boissons, pharmaceutique et chimique.

Description

J- Module et dispositif de filtration pour séparer et filtrer des fluides

selon la méthode à écoulement transversal et procédé pour fabriquer le module La présente invention concerne un module de

filtration pour la filtration dite à écoulement trans-

versal ("crossflow"), comprenant au moins deux unités de filtre superposées, séparées chaque fois par une pièce s d'écartement ou intercalaire, qui sont formées de plusieurs couches et sont reliées de façon étanche l'une à l'autre, dans la zone des bords, au moyen d'une matière d'étanchéité conformée en anneau, ainsi qu'au moins un canal de produit non filtré ou canal de rétentat et au moins un canal de f iltrat reliant les

unités de filtre.

L'invention concerne en outre un dispositif de filtration et un procédé pour fabriquer un module

servant à la filtration à écoulement transversal.

Les modules de filtre à membrane sont fréquem-

ment utilisés pour l'ultrafiltration, la microfiltration

ou l'osmose inverse, selon le mode à écoulement trans-

versal, dans les domaines de la fabrication de boissons,

pharmaceutique et chimique.

La filtration à écoulement transversal désigne une méthode de filtration selon laquelle le produit non filtré est amené à s'écouler tangentiellement le long de la surface filtrante (membrane) dans un écoulement aussi turbulent que possible afin de dégager sans cesse la couche-membrane active par rinçage et de faire obstacle à la formation d'une couche de recouvrement pour que les

pores des membranes ne se bouchent pas prématurément.

Dans ce processus, les matières solides et les macromo-

lécules ne pouvant pas passer la membrane, sont entraî-

nées tangentiellement, avec augmentation de la concentration par recyclage On obtient ainsi un rétentat ou produit non filtré Une partie du liquide circulant, traverse la membrane et constitue le perméat

ou filtrat.

Un module de filtration et un dispositif de filtration de ce type sont connus respectivement par les -I documents DE-OS 29 20 253 et DE-OS 34 42 249 par

exemple.

Selon le document DE-OS 29 20 253, on utilise entre les unités de filtre, en tant qu'intercalaires, des couches intermédiaires faites d'un tissu de drainage plat et incompressible Les canaux de filtrat et de rétentat sont définis par des perçages pratiqués dans les zones des bords ou zones marginales des unités de filtre, fermées sur tout leur pourtour par un produit

d'étanchéité.

Une telle réalisation des unités de filtre a l'inconvénient, notamment, qu'une attention toute

particulière doit être consacrée, pour réaliser l'étan-

chéité des différentes unités de filtre dans la région des canaux de filtrat et de rétentat, sur le dessus et le dessous des zones marginales des unités de filtre, à la disposition exacte des zones alternativement

entourées de matière d'étanchéité et libres.

De même, lors de l'empilage de plusieurs

unités de filtre en alternance avec des couches intermé-

diaires en treillis, les ouvertures du tissu en treillis correspondant aux ouvertures des unités de filtre non entourées de matière d'étanchéité en haut ou en bas, doivent être étanchées de façon coûteuse et laborieuse

par la mise en place de joints d'étanchéité supplémen-

taires. Lorsqu'on désire réunir en un module plusieurs unités de filtre avec des couches intermédiaires de tissu, il faut, après que toutes les ouvertures des30 couches intermédiaires en treillis et des unités de filtre ont été amenées en alignement, encoller et ainsi étancher les côtés périphériques de l'empilement, sur le bord extérieur, dans un processus particulier coûteux, par exemple par une colle à base de polyuréthanne ou à

n 5 la silicone.

Cet important travail, très souvent exécuté

manuellement, entraîne des coûts élevés dans la fabri-

cation de modules de ce type De plus, le choix d'un treillis plat pour la couche d'écartement a certes l'avantage que l'on trouve sur le marché un grand nombre de treillis ou grilles et que ceux-ci sont facilement adaptables par découpage aux besoins quant aux formes géométriques, la contre-partie de ces avantages est l'inconvénient que le risque d'endommagement mécanique des structures de membranes sensibles par les alvéoles pratiquées par découpage dans les grilles est

relativement grand.

Il s'y ajoute, surtout en cas d'utilisation d'un tissu à mailles fines en tant qu'intercalaire, qu'un grand nombre de points du treillis risquent d'être appliqués pendant le fonctionnement contre le milieu de séparation, de sorte que l'efficacité de l'ensemble du

dispositif est réduite dans une mesure non négligeable.

Selon le document DE-OS 34 41 249, on a tenté de vaincre cet inconvénient au moyen de minces disques de répartition de la pression et de protection pour le milieu de séparation, disques qui sont essentiellement incompressibles, sont situés dans la région des conduits de distribution et enjambent les zones de treillis à maintenir ouvertes dans le plan de la structure du treillis Suivant les besoins, ces disques sont réalisés

sous la forme d'anneaux, bandes, masques ou cadres.

Toutefois, ces disques sont à mettre en place dans une opération supplémentaire, ce qui représente de nouveau un inconvénient, pour recouvrir et étancher le nombre relativement important typique pour ce genre d'unités de filtre d'ouvertures dans les différentes couches. Un deuxième groupe de documents se rapportant à l'art antérieur, comprend les modèles d'utilité allemands G 89 05 810 et G 82 31 757, ainsi que le

document DE-OS 31 27 548.

Selon le modèle d'utilité G 89 05 810, on utilise des piles de coussinsmembranes dont les côtés extérieurs sont fermés de façon étanche aux fluides, qui alternent avec des intercalaires Du fait que les modules sont à utiliser sous des pressions relativement élevées, comme celles nécessaires dans l'osmose inverse, les intercalaires sont réalisés comme des corps discordes, par exemple d'une matière plastique appropriée de haute résistance Pour éviter les endommagements de la membrane des unités de filtre, les intercalaires sont pourvus, de façon très onéreuse, d'une pluralité de saillies à leur surface, sur lesquelles les coussins-membranes reposent seulement par une très petite surface de contact Bien que l'on obtienne ainsi une surface utile très grande, la pratique a montré que c'est précisément ce type de points d'appui qui peuvent conduire à des fissures ou des endommagements des membranes sensibles De plus, avec les pressions basses dans le secteur de l'ultrafiltration et de la microfiltration, ces moyens

d'étanchéité ne garantissent pas une étanchéité à 100 %.

A cet effet, il faut des pressions pouvant atteindre 3

M Pa.

En dehors des ouvertures de passage à prati- quer spécialement dans l'intercalaire pour le fluide, la réalisation du canal de filtrat est très coûteuse puisqu'il est formé à travers l'embouchure des espaces30 intérieurs des coussins-membranes dans un boulon de serrage central qui fixe en même temps la pile et traverse également des trous centraux correspondants de tous les éléments de la pile, trous qui sont à ménager

séparément dans chaque pièce Un tel système est réali-

sable seulement par l'emploi de joints supplémentaires coûteux.

Le modèle d'utilité G 82 31 757 propose également, en tant qu'intercalaire pour des piles d'unités de filtre, une plaque de séparation, mais qui a essentiellement tous les inconvénients décrits plus haut pour le modèle d'utilité G 89 05 810 en ce qui concerne

l'objet de la présente invention.

A côté de l'inconvénient du coût de fabrica-

tion élevé, la construction spéciale de la plaque de séparation a cependant l'inconvénient supplémentaire que l'épaisseur des plaques en matière plastique, le plus souvent à produire par moulage par injection, présente des écarts inacceptables, de sorte qu'une étanchéité fiable et exacte dans la zone des canaux de filtrat et

de rétentat n'est pas toujours assurée.

Selon le document DE-OS 31 27 548, les inter-

calaires sont des plaques de support incompressibles présentant des rainures formant canal et des percées, plaques qui sont pré-assemblées en une pile en alternance avec des unités de filtre à membrane étanchées sur leurs bords; une matière d'étanchéité fluide est introduite sous pression dans des rainures d'étanchéité et des canaux communiquants, matière qui durcit dans la pile comprimée et la consolide ainsi en

une cassette stable.

Au total, l'inconvénient d'un module ayant une

telle construction, est de nouveau la plaque d'écar-

tement coûteuse Un autre inconvénient est la réalisa-

tion de l'étanchéité à l'aide d'une matière d'étanchéité

à injecter puisque cette matière se répartit irréguliè-

rement à travers les rainures et les canaux, ce qui

conduit à des défauts d'étanchéité.

Les cassettes ainsi fabriquées sont globale- ment incompressibles et sont en outre serrées ce qui est un inconvénient par un grand nombre de boulons à

serrer par des clés dynamométriques, entre des plaques-

carters présentant des raccords principaux Entre plusieurs cassettes, on utilise des masques d'étanchéité en silicone ou polyuréthanne, mais qui ne peuvent pas

compenser les tolérances de fabrication des plaques-

carters et sont seulement capables de façon limitée de transmettre la pression de compression produite par les

boulons de serrage des deux plaques-carters aux diffé-

rents modules.

Dans un troisième groupe de documents, compre-

nant les documents DE-OS 33 17 517 et DE-PS 35 07 908, il s'agit de dispositifs de séparation analogues, les coussins-membranes préfabriqués étant empilés en étant

séparés par un intercalaire.

L'étanchéité des canaux de filtrat et de

rétentat est assurée par des joints en matière plas-

tique, placés autour de deux tiges perméables s'étendant dans le canal de filtrat L'ensemble de la pile est placé dans un boîtier externe en matière plastique et fixé par des vis Le module ainsi fabriqué, est à son tour introduit en plus dans un tube en acier fin En dehors des problèmes d'étanchéité se produisant à la compression des piles par deux tiges dans le canal de

filtrat, cette disposition a pour effet que les cous-

sins-membranes sont écartés mutuellement sur les côtés,

ce qui conduit à des trajets d'écoulement irréguliers.

Les coussins-membranes ainsi empilés, se déchirent aux

soudures latérales en cas d'application d'une contre-

pression pulsatoire, par exemple lors d'une pulsation

par pompage.

En regard de l'état de la technique, l'inven-

tion vise donc à perfectionner par des moyens simples un module de filtration comme défini au début, -qui puisse être empilé à plusieurs exemplaires pour former des dispositifs de filtration, de manière que la réalisation de son étanchéité demande moins d'éléments d'étanchéité35 et de manière qu'il puisse être fabriqué plus simplement dans un processus susceptible d'être automatisé largement, en évitant les endommagement des unités de

filtre pendant le fonctionnement.

Ce résultat est obtenu par un module qui est caractérisé en ce que l'anneau de matière d'étanchéité est disposé à distance de l'unité de filtre au droit d'au moins un segment marginal des unités de filtre, avec formation d'un canal de rétentat, que les couches de chaque unité de filtre sont soudées ensemble de façon étanche, tout au moins dans les segments marginaux qui ne sont pas encastrés dans l'anneau de matière d'étanchéité, et que l'anneau de matière d'étanchéité est réalisé sous une telle largeur, au droit des segments marginaux des unités de filtre encastrés dans la matière d'étanchéité, qu'il reçoit le canal de

1-D filtrat complètement.

Selon des perfectionnements avantageux, un intercalaire supplémentaire est disposé en outre au-dessus de l'unité de filtre supérieure à plusieurs couches et au-dessous de l'unité de filtre inférieure à plusieurs couches; l'anneau de matière d'étanchéité est en forme d'anneau de cercle et cet anneau de matière d'étanchéité fait saillie sur au moins un côté des

unités de filtre et des intercalaires empilés.

D'autres perfectionnements prévoient que l'anneau de matière d'étanchéité présente, sur son dessus et/ou son dessous, une structure définie par des zones de différentes hauteurs Ces zones peuvent être formées notamment par au moins une rainure s'étendant sous la forme d'un anneau fermé dans le sens circonférentiel, le canal de filtrat étant prévu à côté de la rainure dans la zone de l'anneau de matière d'étanchéité. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, les unités de filtre ont une forme rectangulaire et sont encastrées par les petits côtés du rectangle dans l'anneau de matière d'étanchéité, ou une forme carrée et sont encastrées par les quatre angles du carré dans l'anneau de matière d'étanchéité Il est possible aussi de leur donner la forme d'un parallélogramme et de les encastrer dans l'anneau de matière d'étanchéité par au moins les deux angles reliés par la grande diagonale du parallélogramme; une forme en losange et de les encastrer dans l'anneau de matière d'étanchéité par au moins les deux angles reliés par la grande diagonale du losange; la forme de la surface10 d'intersection de deux cercles et de les encastrer dans l'anneau de matière d'étanchéité par au moins les deux pointes des découpes courbes ainsi définies ou encore une forme hexagonale définie par un corps de base rectangulaire ou carrée, sur deux côtés opposés duquel sont rapportés deux triangles, au moins les deux sommets opposés des deux triangles rapportés étant encastrés

dans l'anneau de matière d'étanchéité.

Une autre caractéristique prévoit que les différentes unités de filtre sont soudées tout autour dans le sens de leur pourtour Il est possible aussi que les unités de filtre ne soient pas soudées, tout au moins en majeure partie, sur les segments périphériques

encastrés dans l'anneau de matière d'étanchéité.

Selon un mode de réalisation avantageux, dans une unité de filtre comprenant un tissu de drainage entre deux feuilles de protection et une membrane comme élément terminal sur chaque côté d'une pile, le tissu de drainage et les deux feuilles de protection sont soudés ensemble, tout au moins en majeure partie,sur les segments périphériques encastrés dans l'anneau de matière d'étanchéité, tandis que les membranes ne sont pas soudées, -tout au moins en majeure partie, dans ces segments. Une caractéristique avantageuse prévoit que la forme et la grandeur des intercalaires correspondent essentiellement à l'aire de surface définie par le bord extérieur de la matière d'étanchéité et que les zones marginales des intercalaires sont encastrées en majeure partie ou complètement dans la matière d'étanchéité Une autre caractéristique avantageuse prévoit que la forme et la grandeur des intercalaires correspondent essentiellement à l'aire de surface définie par le bord intérieur de la partie annulaire extérieure de l'anneau de matière d'étanchéité et que les zones marginales des intercalaires sont encastrées en majeure partie ou

complètement dans l'anneau de matière d'étanchéité.

Les intercalaires peuvent être réalisés d'un tissu formé de fibres monifilamentaires ayant des

épaisseurs de fibre différentes.

Au moins un module, ainsi réalisé, peut être

disposé dans un boîtier correspondant à la forme exté-

rieure des modules et constituant avec le ou les modules

un dispositif de filtration.

Conformément à l'invention, le procédé de fabrication d'un module comprend les étapes suivantes: a) empiler une pluralité d'intercalaires en alternance avec des unités de filtre; b) aligner et bloquer l'empilement sous la forme d'un boîtier, de manière que les unités de filtre soient superposées essentiellement avec recouvrement; c)-ajouter une quantité prédéterminée de matière d'étanchéité dans le boîtier, donnant sa forme à l'ensemble, afin de produire un anneau de matière d'étanchéité ayant l'épaisseur et la largeur adéquates;

d) centrifuger le boîtier avec l'empilement et la ma-

tière d'étanchéité visqueuse, jusqu'à ce que la matière d'étanchéité soit pré-durcie; e) permettre le durcissement résiduel de la matière d'étanchéité; et f) pratiquer au moins un perçage perpendiculairement

au Plan de la pile et à travers la matière d'étan-

chéité pour former au moins un canal de filtrat.

Selon un mode de mise en oeuvre très avanta-

geux de ce procédé, l'étape de centrifugation comprend la centrifugation de la matière d'étanchéité au bord extérieur des unités de filtre et son introduction entre les unités de filtre et les intercalaires, de manière à produire l'étanchéité Cette étape peut comporter aussi, suivant la forme de boîtier utilisée, la formation de zones de différentes hauteurs sur le dessus et/ou le

dessous de l'anneau de matière d'étanchéité.

Les unités de filtre utilisées pour les modules peuvent présenter la structure de stratification suivante: membrane, feuille de protection, tissu de

drainage, feuille de protection et membrane.

Pour fabriquer des unités de filtre à membrane ou à voile aptes à fonctionner, elles doivent être étanchées Dans le cas le plus simple, on effectue à cet effet, par exemple toutes les cinq couches ou sur toutes les couches d'une unité de filtre, tout au long du pourtour, un soudage ou un collage à chaud selon un procédé classique On obtient ainsi des unités de filtre à membrane aptes à fonctionner et qui rassemblent à l'intérieur, en particulier sur le tissu de drainage, un

filtrat qui est fonction de la membrane employée.

Il est possible également de souder les unités de filtre seulement dans des zones partielles de leur

pourtour, en totalité ou sur certaines couches seule-

ment, par exemple seulement au droit des zones qui ne

sont pas encastrées dans l'anneau de matière d'étan-

chéité, dans toutes les couches et/ou partiellement dans les zones périphériques encastrées dans l'anneau de matière d'étanchéité, afin de permettre ensuite la réalisation de l'étanchéité dans ces zones non soudées complètement par la matière d'étanchéité de l'anneau On peut alors obtenir, en tant qu'effet annexe utile, par h

exemple, un appui particulièrement souple des couches-

membranes sur les couches intérieures du filtre, par exemple la feuille de protection, parce que la matière d'étanchéité ayant pénétrée par des ouvertures non soudées, s'avère avoir un effet de rembourrage Dans certaines circonstances, il peut se révéler indiqué de faire appel à des mesures supplémentaires pour protéger le tissu de drainage, par exemple en utilisant des feuilles de protection disposées en U autour de la

feuille de drainage.

En principe, toutes les géométries sont possibles pour ce qui concerne la forme extérieure des

unités de filtre, suivant le problème à résoudre.

Cependant, il s'est révélé avantageux de choisir la forme géométrique des unités de filtre en se basant surtout sur les aspects de l'optimisation de la surface

utile des filtres à membrane et des conditions d'écou-

lement. Pour des raisons de stabilité, les zones des unités de filtre encastrées dans l'anneau de matière d'étanchéité, ne peuvent pas être rendues aussi petites que l'on pourrait le souhaiter; l'anneau de matière

d'étanchéité doit recevoir en plus le canal de filtrat.

Les zones qui, dans un mode de fonctionnement à écoulement transversal, ne sont pas balayées ou sont seulement balayées en partie par le fluide, peuvent être ajustées en corrélation avec la forme géométrique des unités de filtre, ainsi qu'avec le nombre, la grandeur, la forme et la disposition des canaux de filtrat et des canaux de rétentat, en liaison avec la géométrie du bord

intérieur de l'anneau de matière d'étanchéité.

En raison de considérations économiques, il y a lieu de tenir compte aussi, dans le choix de la forme géométrique des unités de filtre, de la possibilité d'employer des découpes des matériaux filtrants donnant aussi peu de chutes que possibles Les formes géométriques particulièrement préférées sont toutes les formes rectangulaires, carrées et courbes, les dernières surtout permettant une excellente optimisation de

l'écoulement et de la surface utile des membranes.

Les intercalaires employés selon l'invention sont réalisés d'un tissu en fil de matière synthétique monofilamentaire L'épaisseur des fils synthétiques peut être choisie librement, mais est comprise de préférence entre environ 0,1 et environ 2 mm L'ouverture de maille du tissu ou du treillis utilisé peut également varier entre des limites étendues A partir de très petites ouvertures de maille, d'environ 0,1 à environ 1 mm, on

peut aller jusqu'à des tissus ou treillis d'une ouver-

ture de maille atteignant 20 mm Lorsqu'on utilise des intercalaires à mailles aussi grandes, on obtient

plusieurs effets avantageux.

D'une part, un faible nombre de points seule-

ment de l'intercalaire est en appui sur la membrane,, de

sorte que les pertes en surface utile restent faibles.

D'autre part, les ouvertures de maille peuvent être de l'ordre de grandeur du diamètre des canaux de filtrat, ce qui veut dire que lors de la réalisation des canaux de filtrat, il ne se forme pas ou il se forme seulement un faible nombre d'arêtes de perçage sur les

fils du tissu formant l'intercalaire, arêtes qui pour-

raient provoquer ultérieurement, lors du fonctionnement, l'endommagement des membranes sensibles On peut se dispenser par conséquent, pour cette raison, d'un découpage préalable des ouvertures pour les canaux de filtrat dans les intercalaires, comme il est superflu, de manière générale, avec les modules selon l'invention,

de découper les intercalaires avant le processus de fabrication du module, puisque l'encastrement des intercalaires dans l'anneau de matière d'étanchéité,35 dans la zone des canaux de filtrat, produit un blocage et un rembourrage complets des arêtes d'usinage.

L'endommagement des membranes sensibles dans cette zone

est ainsi exclu totalement.

Un autre avantage très important est que le tissu ou treillis de l'intercalaire ne doit pas non plus être évidé dans la zone du canal de rétentat L'inter- calaire peut s'étendre au travers de ce canal puisque les conditions d'écoulement sont seulement influencées dans une faible mesure en raison de sa structure à

grandes mailles Il est donc avantageux que les inter-

calaires soient adaptés à la forme de l'anneau extérieur de matière d'étanchéité et que, en plus, ils soient

ancrés complètement ou partiellement dans cet anneau.

Lorsqu'on utilise des intercalaires en un

tissu formé de fibres monofilamentaires avec une épais-

seur de filament variable, on obtient l'avantage sup-

plémentaire qu'un tel intercalaire permet en outre de produire un effet favorable de mise en turbulence du fluide à la surface du matériau filtrant La formation d'une couche de recouvrement sur la membrane est ainsi rendue plus difficile et le détachement d'un tel recou- vrement devient également plus facile lorsque, dans le

cas d'un élément de filtre lavable à contre-courant, le recouvrement peut être détaché et éliminé par lavage, quasiment à son stade de naissance, par des pulsations25 de pompage.

Pour la formation d'au moins un canal de rétentat, l'empilement d'unités de filtre et d'interca-

laires est entouré d'une matière d'étanchéité formant un anneau, ou est encastré par ses zones marginales dans30 cette matière.

Il est parfaitement concevable à cet égard que les unités de filtre à membrane et/ou à voile soient seulement ancrées chacune par une zone dans l'anneau de matière d'étanchéité, mais il est préférable, pour la stabilité et pour l'écoulement du fluide, de prévoir un tel ancrage dans la matière d'étanchéité par au moins deux segments périphériques, en vue de la réception du

canal de filtrat dans la zone encastrée.

L'anneau de matière d'étanchéité peut être constitué de toutes les masses de scellement ou matières

non-élastiques ou élastiques à utiliser à l'état vis-

queux à des fins d'étanchéification et qui sont inertes à l'égard du rétentat Il est préférable d'utiliser une masse de silicone en tant que matière d'étanchéité élastique, ou des résines à base d'époxy, ainsi que des 1 ' masses de polyuréthanne pour former une matière rigide, nonélastique. Le terme "anneau de matière d'étanchéité"' utilisé ici, désigne tout dispositif de forme annulaire, quelle que soit sa nature, qui possède un dessus, un dessous, une face latérale intérieure et une face latérale extérieure, mais dont la dernière constituant la face extérieure de la tranche, ne possède pas obligatoirement la forme d'un cercle Cette face peut être réalisée sous n'importe quelle forme désirée, par exemple polygonale, irrégulière, et ainsi de suite La

face latérale intérieure sera cependant de forme circu-

laire, en règle générale, suivant le procédé appliqué.

La matière d'étanchéité annulaire remplit

diverses fonctions Par exemple, elle reçoit les inter-

calaires, ou les piles d'unités de filtre et d'interca-

laires, à une profondeur définie, et confère ainsi de la stabilité à tout le module Elle assure l'étanchéité vers l'extérieur par sa surface latérale extérieure et définit le canal de rétentat par sa surface latérale 3 a intérieure, en coopération avec la pile d'unités de filtre De plus, l'anneau de matière d'étanchéité est de préférence réalisé sous une telle largeur, c'est-à-dire avec une distance telle entre la surface latérale intérieure et la surface latérale extérieure, que l'anneau peut au moins recevoir un canal de filtrat de diamètre suffisant Le diamètre utilisé pour un tel canal est fréquemment d'environ 5 à 6 mm par exemple et l'anneau de matière d'étanchéité possède généralement une largeur d'environ 2 cm et une hauteur qui est également d'environ 2 cm Cette hauteur et cette largeur peuvent atteindre 5 cm dans le cas des grands modules. Les surfaces, habituellement parfaitement planes, du dessus et du dessous de l'anneau de matière d'étanchéité, permettent sans problème l'empilage de plusieurs modules Ces surfaces peuvent cependant présenter une structure supplémentaire, notamment sous la forme de zones rattachées entre elles de différentes hauteurs Il s'est révélé particulièrement avantageux à

ce sujet de prévoir des bourrelets annulaires périphé-

riques qui sont d'un seul tenant avec la surface de

l'anneau de matière d'étanchéité et s'étendent concen-

triquement tout au long du pourtour, ou seulement, de nouveau concentriquement, autour des canaux de filtrat,

en cas d'utilisation de matières d'étanchéité élas-

tiques Si l'on utilise des matières d'étanchéité

non-élastiques, il est recommandé de prévoir des rai- nures annulaires analogues dans lesquelles sont alors placés des joints

élastiques sur le dessus et/ou le dessous de l'anneau de matière d'étanchéité Il est alors particulièrement avantageux, en cas d'assemblage par compression de deux modules, qu'une telle structure soit prévue seulement sur l'un des deux côtés appliqués

l'un contre l'autre, de sorte que l'autre côté est plan.

On obtient ainsi une étanchéité optimale des canaux de

filtrat ou de rétentat.

De plus, il est avantageux de combiner les bourrelets annulaires périphériques avec des saillies entourant les canaux de filtrat D'autres combinaisons de joints sont bien entendu concevables aussi, suivant le problème à résoudre Par exemple, on pourrait prévoir35 des rainures annulaires entourant le canal de filtrat et dans lesquelles sont placés des joints annulaires élastiques, ainsi qu'un joint annulaire intérieur, périphérique, ou alors, en cas d'utilisation d'une matière d'étanchéité non-élastique, des rainures qui entourent le canal de f iltrat, ainsi que deux rainures annulaires périphériques, dans chacune desquelles est placé un joint d'étanchéité correspondant, chaque fois

sur une surface seulement, de même que d'autres combi-

naisons semblables.

De manière générale, un seul module serré dans un boîtier adéquat, servant de porte-module, représente

un dispositif de filtration apte à fonctionner Nor-

malement, on empilera cependant plusieurs modules, de manière qu'ils s'appliquent l'un contre l'autre par leurs anneaux de silicone, ce qui permet d'obtenir un

dispositif de filtration ayant toute grandeur voulue.

Sous la pression de service usuelle d'environ 0,4 à 0,5 M Pa, un certain nombre seulement de modules peuvent être étanchés convenablement les uns par rapport aux autres Lorsqu'on désire superposer un très grand nombre de modules, il faut également une force élevée pour presser les modules de manière étanche les uns contre les autres Comme les matières d'étanchéité élastiques utilisées de préférence sont écrasées au- delà de ce qui est désiré en -pareil cas, ce qui

pourrait entraîner finalement l'endommagement de la membrane sensible, on peut employer des plaques inter-

médiaires placées entre les modules. Ces plaques intermédiaires encaissent l'effort excédentaire à la compression de deux modules et le transfèrent à une nervure périphérique incompressible, empêchant ainsi l'endommagement des surfaces de membrane sensibles De plus, par des renforts définis des plaques intermédiaires, on réussit à garantir un intervalle d'écoulement déterminé entre l'unité de filtre la plus35 haute d'un module et l'unité de filtre la plus basse d'un module voisin dans les zones o les unités de filtre ne sont pas encastrées directement dans la matière d'étanchéité, de sorte que des conditions d'écoulement identiques règnent dans tout le dispositif

de filtration.

Les plaques intermédiaires peuvent en outre présenter également des rainures annulaires à leurs surfaces, qui font le tour de tout le module ou alors

des orifices pour le passage du f iltrat, ou des combi-

naisons de telles rainures, dans lesquelles peuvent être placés des joints, pressés par exemple contre les surfaces d'étanchéité planes et non-élastiques des

modules voisins, de sorte qu'une étanchéité supplémen-

taire des canaux de filtrat ou de rétentat peut être obtenue également en cas d'utilisation de plaques intermédiaires L'étanchéité des modules est produite dans ce cas par pressage, de sorte que le côté filtrat et le côté rétentat sont séparés l'un de l'autre avec formation de canaux débiteurs (de produit filtré) correspondants Ceux-ci débouchent dans des sorties de

filtrat par exemple.

Les plaques intermédiaires réunissent d'autres

avantages encore.

Bien que, en principe, il n'y ait pas d'élé- vation notable de la température, grâce au fait que les

ouvertures ou le canal de rétentat sont très grands -

élévation de température qu'il faudrait surveiller si les sections d'écoulement étaient petites -, à quoi

s'ajoute l'avantage que la grandeur des ouvertures permet un plus grand débit que dans les modules connus,30 il peut néanmoins être nécessaire, suivant le domaine d'application, de refroidir le filtrat ou le rétentat.

Ceci est possible en réalisant les plaques

intermédiaires sous la forme de plaques creuses possé-

dant, outre les raccords pour le filtrat et le rétentat, des chambres de chauffage et de refroidissement, de sorte qu'un refroidissement ou un chauffage des produits

à filtrer est possible pendant le processus de filtra-

tion. Par analogie avec les plaques intermédiaires, il est possible aussi de relier plusieurs piles de modules entre elles par l'intermédiaire de plaques

d'extrémité spéciales, lesquelles permettent le fonc-

tionnement en série ou en parallèle de plusieurs dispo-

sitifs de filtration.

Il est possible également de monter toute no forme d'exécution désirée du dispositif de filtration

dans des installations mobiles ou stationnaires adé-

quates, ensemble avec une pompe de circulation, une pompe alimentaire et un système de surveillance de la pression, de la température et de l'écoulement Le module selon l'invention devient ainsi utilisable

universellement dans les systèmes de filtration.

Le procédé pour la fabrication des modules selon l'invention est remarquable par la simplicité de

sa mise en oeuvre et sa grande variabilité.

Les unités de filtre sont disposées comme une pile, en alternance avec des intercalaires et des moyens d'étanchéité, dans la mesure o ils sont présents, dans une forme, à laquelle on apporte de l'extérieur une matière d'étanchéité à travers d'un réservoir de dosage et des tuyaux souples Lorsque toute l'installation est mise en rotation, la matière d'étanchéité monte dans le réservoir de dosage et peut alors parvenir à travers les tuyaux souples dans la forme Sous l'effet de la force centrifuge, un anneau de matière d'étanchéité est créé30 dans cette forme, sur le bord extérieur, anneau qui possède l'épaisseur de paroi et la largeur adéquates et peut revêtir différentes formes, suivant la forme choisie pour le boîtier, et dans lequel les unités de filtre sont encastrées au moins par un bord.35 Le temps de centrifugation dépend notamment de la vitesse de durcissement de la matière d'étanchéité; le processus de centrifugation ne peut être arrêté que lorsque la matière a subi un "pré-durcissement", sinon

elle s'écoule dans le boîtier.

A côté de la possibilité que la matière d'étanchéité pénètre à travers des ouvertures dans les unités de filtre, non soudées ou seulement soudées en partie, et entre les intercalaires éventuels, ou que la membrane soit seulement mouillée superficiellement, suivant la force centrifuge produite, il est possible que la matière d'étanchéité pénètre dans la membrane ou que la membrane soit même complètement remplie de

matière d'étanchéité.

Une membrane est, en principe et suivant la nature et la structure, une éponge très mince, d'une

épaisseur d'environ 150 à 300 gm Par "mouillage super-

ficiel", on entend, dans ce contexte r que seulement les pores se trouvant à la surface du matériau sont bouchés par la matière d'étanchéité Lorsque la force centrifuge est accrue pendant le processus de fabrication, la n matière peut pénétrer, si cela est désiré et avec la possibilité d'un ajustement par la durée, jusqu'à la moitié de l'épaisseur de la membrane Avec une force

centrifuge élevée, un temps de centrifugation la-

tivement long et des pores de grande taille, il est tout à fait souhaitable, en beaucoup de cas, que la matière d'étanchéité traverse complètement la membrane ou le voile, c'est-à-dire puisse parvenir jusqu'au côté filtrat, et assure ainsi un ancrage optimal de la

matière dans le milieu filtrant.

Un avantage majeur du procédé et du module selon l'invention est que le perçage pour la création du canal de filtrat puisse être réalisé après coup Ceci est possible grâce au fait qu'un anneau de silicone relativement large peut être formé par la quantité de matière d'étanchéité apportée De plus, il est bien entendu facile d'apporter des modifications à la forme du boîtier, par exemple par la prévision de rainures annulaires ou de saillies annulaires dans ou sur le couvercle ou le fond du boîtier, de manière à créer sur l'anneau de matière d'étanchéité, tout au moins sur l'une des surfaces autres que les faces latérales, au moins une zone ayant différentes hauteurs Ceci permet de réaliser en une seule opération les structures supplémentaires déjà mentionnées des anneaux de matière d'étanchéité. D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront plus clairement de la descrip-

tion qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est la vue de dessus d'un module selon l'invention;

la figure 2 est une coupe de la zone margi-

nale d'un module selon l'invention, comportant deux unités de filtre ainsi que trois intercalaires, module dans lequel une feuille de protection est disposée en U autour du tissu de drainage; la figure 3 est la même vue d'un module que celle de la figure 2, mais selon laquelle les feuilles de protection et le tissu de drainage sont chaque fois soudés ensemble; la figure 4 est la vue de dessus d'un module selon l'invention comportant des unités de filtre de forme carrée; la figure 5 est une représentation analogue à celle de la figure 4 d'un module comportant des unités de filtre de forme triangulaire; la- figure 6 montre, par analogie aux figures 4 et 5, un module comportant des unités de filtre de

forme hexagonale, définie par un corps de base rectan-

gulaire, aux petits côtés duquel sont rapportés des triangles; la figure 7 montre, par analogie aux figures 4, 5 et 6, un module comportant des unités de filtre en forme de losange; la figure 8 montre, par analogie aux figures 4 à 7, un module comportant des unités de filtre dont la forme est définie par la surface d'intersection de deux cercles; la figure 9 est une coupe d'un module selon l'invention, prise suivant la ligne IX-IX de la figure 1. la figure 10 est une coupe d'un module selon l'invention, prise suivant la ligne X-X de la figure 1; la figure lia est une vue en perspective d'un module possédant, sur la surface de l'anneau de matière d'étanchéité, un anneau extérieur plus haut et un anneau intérieur plus bas, formés sur cette surface; la figure 11 b est une vue de dessus du module selon la-figure la; la figure Ulc est une coupe suivant la ligne X Ic-X Ic de la figure Ilb; la figure 12 a est la vue de dessus d'un module selon l'invention possédant deux bourrelets annulaires périphériques; la figure 12 b est une coupe suivant la ligne XI Ib-XI Ib de la figure 12 a; la figure 13 a montre, par une représentation analogue à la figure 12 a, -deux rainures annulaires périphériques intégrées dans la surface de l'anneau de matière d'étanchéité; la figure 13 b est une coupe suivant la ligne XII Ib-XII Ib de la figure 13 a; la figure 14 est la vue de dessus d'un module selon l'invention possédant des saillies ou des rainures intégrées autour des canaux de filtrat;35 la figure 15 est une vue éclatée d'un module pourvu d'un moyen d'étanchéité supplémentaire réalisé d'une matière d'étanchéité élastique et placé entre les différentes unités de filtre; la figure 16 est une vue en perspective d'un dispositif de filtration selon l'invention, comprenant plusieurs modules de filtration et dont le boîtier est arraché en partie; la figure 17 est une vue correspondant à

celle de la figure 16, mais avec des plaques d'écarte-

ment disposées entre les modules; no la figure 18 a est une vue en perspective d'une plaque d'écartement, prise obliquement d'en haut; la figure 18 b est une coupe de la plaque

selon la figure 18 a, indiquant en plus, pour une meil-

leure compréhension, une plaque d'écartement et des modules supplémentaires; et la figure 19 est une vue en perspective d'une plaque d'extrémité pour le fonctionnement en série

de deux rangées de modules.

* Un mode de réalisation du module de filtration 100 selon l'invention est constitué, comme on peut le voir par exemple sur la figure 1, d'une pile d'unités de filtre 80 qui alternent avec des intercalaires 120, la pile étant encastrée dans un anneau de matière d'étan- chéité 90; les unités de filtre 80 et le bord intérieur 5 de l'anneau 90 définissent deux canaux 40 de rétentat ou produit non filtré, tandis que quatre canaux de filtrat , ménagés dans l'anneau de matière d'étanchéité, traversent cette matière 90, les intercalaires 120 et

les unités de filtre 80 L'anneau de matière d'étan-30 chéité 90 possède notamment un dessus 97 et une face latérale extérieure 99 Les unités de filtre 80 pré-

sentent une soudure périphérique 90 Dans la partie arrachée de l'unité de filtre 90, on peut percevoir en outre une membrane 83 et un tissu de drainage 81.35 La figure 2 représente une section de la zone marginale d'un module 100, comportant deux unités de filtre 80 et trois intercalaires 120 Sur la figure 3, l'intercalaire ou couche d'écartement 120 du haut est

seulement indiquée en partie; dans les autres représen-

tations en coupe, la couche d'écartement supérieure et la couche d'écartement inférieure 120 normalement présentes, de préférence ont été omises pour plus de clarté. En plus de la soudure 86 de toutes les couches des unités de filtre 80 le long de tout leur pourtour, les figures 2 et 3 montrent d'autres possibilités encore pour étancher les unités 80 Elles consistent à souder les piles de couches filtrantes seulement le long des lignes périphériques non encastrées dans l'anneau de matière d'étanchéité 90, selon un procédé classique; l'étanchéité des segments périphériques encastrés dans l'anneau 90 des unités de filtre 80, est assurée dans ce cas par la matière d'étanchéité de cet anneau 90, lequel est ainsi doublement avantageux puisqu'il assure, à côté de la fixation et de l'étanchéité des unités de filtre 80, un appui particulièrement souple et protecteur des

membranes 83, en prolongeant ainsi leur durée de vie.

Il s'est révélé spécialement avantageux, dans ce contexte, de protéger le tissu de drainage 81 contre la pénétration de la matière d'étanchéité de l'anneau afin de préserver toute son efficacité La figure 2 montre qu'en utilisant une feuille de protection 85 en forme de U, qui est drapée autour du tissu de drainage 81 dans les zones non soudées, encastrées dans l'anneau de matière d'étanchéité 90, on protège le tissu 81 contre la pénétration de la matière d'étanchéité et on peut en même temps ajuster le degré de pénétration de la matière d'étanchéité, de manière à former un rembourrage protecteur de matière d'étanchéité pour la membrane 83 sensible; si les découpes filtrantes possèdent une forme35 rectangulaire par exemple, la feuille 85 peut être repliée autour des petits côtés du tissu de drainage 81, lesquels sont encastrés dans la matière d'étanchéité, et on peut souder les côtés longitudinaux, ainsi que cela

se fait habituellement.

Comme l'application de cette technique n'ap-

porte pas les mêmes avantages avec toutes les formes géométriques des unités de filtre 80, on peut également

procéder d'une autre manière.

Le mode de réalisation de l'invention illustré

sur la figure 3, montre que lorsque les segments péri-

phériques encastrés dans l'anneau de matière d'étan-

chéité 90 ne sont pas soudés, on peut obtenir un effet analogue à celui selon la figure 2 mais avec les mêmes avantages pour toutes les formes géométriques des unités de filtre en soudant, dans une opération à part, selon un procédé connu, au moins la majeure partie des feuilles de protection 82, appliquées contre le dessus et le dessous du tissu de drainage 81, sur les segments périphériques 84 à encastrer dans l'anneau de matière d'étanchéité 90 Contre le dessus et le dessous de l'ensemble ainsi formé, on pose ensuite des découpes de membrane 83 correspondantes, que l'on soude dans une

opération supplémentaire à l'ensemble tissu de drainage-

feuille de protection sur les segments périphériques non encastrés dans l'anneau de matière d'étanchéité 90 On obtient ainsi des unités de filtre parfaitement fermées sur les tronçons périphériques non encastrés, tandis que, sur les segments périphériques encastrés, les unités sont seulement fermées parfaitement au droit de la feuille de protection du tissu de drainage, de sorte que la matière destinée à former l'anneau 90 peut pénétrer à cet endroit entre la membrane 83 et la feuille de protection 82 afin de produire l'effet décrit précédemment. Les figures 1 et 4 à 8 montrent quelques formes géométriques particulièrement avantageuses pour

les unités de filtre.

La forme rectangulaire des unités de filtre (voir la figure 1) permet de f abriquer les unités sans chutes, exactement comme les autres découpes angulaires

montrées (figures 4 à 7).

Bien entendu, le nombre représenté de canaux de filtrat 50 sur la figure 1, ainsi que les figures 4 à 7, n'est pas plus obligatoire que la grandeur relative sous laquelle ces canaux sont représentés Il peut y avoir aussi des canaux de filtrat 50 plus grands ou plus petits et en nombre plus élevé ou moins élevé (mais il y

aurait toujours au moins un canal de filtrat 50).

Une remarque analogue s'applique au nombre et à la grandeur des canaux de rétentat 40, mais il est à noter que, de façon générale, en raison de la grande taille des canaux de rétentat 40, compartivement à l'état de la technique, on obtient globalement des conditions d'écoulement particulièrement favorables du

côté rétentat.

Au sujet des canaux de filtrat 50 et de rétentat 40, on peut voir, par exemple, que lorsque les unités de filtre ont une forme hexagonale ou rhomboïdale (figures 6 et 7), il y a certes deux canaux de filtrat seulement, mais les pertes relatives en surface filtrante utile, par les zones encastrées dans l'anneau de matière d'étanchéité 90, sont ainsi diminuées De

plus, on obtient des canaux de rétentat 40 particu-

lièrement grands avec ces formes de réalisation Lors-

qu'on considère par contre l'efficacité absolue des surfaces de membrane 83 par rapport à l'aire de surface définie par le bord intérieur de l'anneau de matière d'étanchéité, on s'aperçoit que la forme rectangulaire ou carrée (figures 1 et 2) des unités de filtre procure la meilleure exploitation de la surface disponible, ce qui s'accompagne obligatoirement de canaux de rétentat

40 plus petits, mais qui restent de taille suffisante pour un écoulement sans résistance.

La forme triangulaire (figure 5) représente un

compris entre les conditions qui viennent d'être dé-

crites, tandis que, par l'utilisation d'unités de filtre dont les formes géométriques sont définies par la surface d'intersection de deux cercles (figure 8), qui sont donc réalisées avec des découpes elliptiques ou courbes par exemple, on maintient petites à la fois les pertes relatives puisque seulement deux zones aux pointes sont encastrées, avec formation de deux canaux de filtrat 50, et les pertes absolues dans le module, puisque les zones marginales courbes des découpes permettent la formation d'un canal de rétentat 40 qui est adapté au bord intérieur de l'anneau de matière d'étanchéité, de sorte que les zones mortes dans le

balayage des membranes 83 sont réduites à un minimum.

La partie restante de la structure d'un module ressort des figures 9 et 10 Un module 100 peut être

constitué d'un nombre quelconque d'unités de filtre 80.

Il est cependant préférable qu'un module 100 soit formé d'environ 10 à 12 unités de filtre 80 superposées en pile Les figures 9 et 10 montrent chacune seulement

quatre unités de filtre 80 pour simplifier.

On peut voir que les unités de filtre 80 sont

disposées en couches alternantes avec des pièces d'écar-

tement ou intercalaires 120 La fonction de ceux-ci est d'empêcher que les surfaces de membranes d'unités de filtre 80 voisines ne s'appliquent l'une contre l'autre sous les conditions de fonctionnement et ne deviennent de ce fait inactives Les intercalaires 120 assurent en outre, par leur propre épaisseur et par leurs autres dimensions, un intervalle défini entre les unités de

filtre 80 puisqu'ils constituent un treillis essentiel-

lement incompressible Il suffit de prévoir chaque fois un intercalaire 120 entre les unités de filtre 80, comme représenté, mais il est préférable de prévoir également un intercalaire 120 comme élément terminal à chaque extrémité d'une pile d'unités de filtre 80, ainsi que le

montre la figure 2 par exemple.

L'anneau 90 selon l'invention en matière d'étanchéité 90, peut avoir des surfaces de dessus et de dessous 97, 98 parfaitement planes De telles surfaces permettent un empilage simple et un pressage sans problèmes des modules 100 empilés les uns contre les autres Les figures 11 à 14 montrent des modes de réalisation particulièrement avantageux de l'anneau de

*o matière d'étanchéité 90.

Les figures lia à lic représentent un module dont l'anneau de matière d'étanchéité 90 présente à sa surface une partie annulaire extérieure 91 qui est surélevée et possède un dessus plan, ainsi qu'une partie intérieure 92 correspondante plus basse et située à l'intérieur La figure lic montre que le canal de filtrat 50 est situé dans ce cas dans la face annulaire extérieure 91 qui est surélevée Le creux annulaire

intérieur peut recevoir des joints d'étanchéité annu-

n 2 laires de forme complémentaire, faits d'un matériau élastique, qui assurent une étanchéité supplémentaire du canal de rétentat 40 à la compression de plusieurs modules 100 Les creux pour la réception de joints supplémentaires sont de préférence prévus à la fois sur le dessus 97 et sur le dessous 98 de l'anneau 90, mais il suffit, si les joints d'étanchéité sont conformés en

conséquence, de prévoir un tel renfoncement sur seule-

ment un côté, le dessus 97 ou le dessous 98, de chaque

module 100.

Les figures 12 a et 12 b montrent d'autres modes

de réalisation de l'anneau de matière d'étanchéité 90.

Ces figures représentent deux saillies annu-

laires 93 d'un seul tenant avec l'anneau et s'étendant tout autour de lui, l'une à l'intérieur et l'autre à l'extérieur Ce double bourrelet annulaire périphérique constitue un joint servant à étancher les modules 100; le canal de filtrat 50 est placé de préférence entre les deux bourrelets annulaires Ces joints annulaires périphériques 93, constitués par des saillies, sont de préférence prévus seulement sur l'une des surfaces, 97 ou 98, de l'anneau de matière d'étanchéité 90 d'un module 100 et, lors de l'assemblage avec compression d'un premier module 100, ils sont pressés contre la

surface plane d'un deuxième module 100.

Ce mode de construction permet, avec des moyens simples, d'obtenir une étanchéité très efficace du canal de f iltrat 50 ainsi que du canal de rétentat 40. Les joints saillants (bourrelets annulaires) 93 sont indiqués spécialement si la matière d'étanchéité

est élastique Avec des matières d'étanchéité non-élas-

tiques ou rigides, il est indiqué de prévoir une ou, de préférence, deux rainures annulaires périphériques 94, ainsi que le montrent les figures 13 a et 13 b Ces rainures servent à la réception de joints faits d'un matériau d'étanchéité élastique; comme dans le cas des joints annulaires saillants (bourrelets) 93, ces joints peuvent être prévus sur un côté seulement d'un module

, si bien que, lorsque deux modules 100 sont super-

posés, les doubles joints supplémentaires élastiques, selon une disposition préférée, sont pressés contre la surface plane du deuxième module 100, ce qui assure l'étanchéité En pareil cas, le canal de filtrat 50 est

de nouveau placé entre les deux rainures annulaires 94.

Par analogie avec les saillies ou rainures annulaires périphériques, on peut prévoir des zones de

conformation semblable 95, ayant des hauteurs diffé-

rentes, autour du canal de filtrat 50 seulement, sur l'une ou sur les deux surfaces opposées 97, 98 de

l'anneau (voir la figure 14).

On peut ainsi obtenir l'étanchéité complète des canaux de filtrat 50, par exemple lors de l'assemblage avec compression de plusieurs modules

pourvus de saillies entourant les canaux de filtrat 50.

Si la matière d'étanchéité de l'anneau n'est pas élastique, on munit les rainures bien entendu de nouveau de joints adéquats d'un matériau élastique. La figure 15 montre une autre possibilité pour produire une étanchéité supplémentaire du canal de filtrat 50 On voit sur cette figure que des joints annulaires 96, découpés préalablement d'un matériau élastique, ont été placés, dans ce cas, entre chaque fois deux unités de filtre 80, aux endroits o seront à pratiquer ultérieurement les perçages devant former les canaux de filtrat Un module comprenant trois unités de filtre 4 et quatre canaux de filtrat 50 par unité, dispose par conséquent de 16 joints annulaires de ce type, qui sont encastrés dans l'anneau de matière d'étanchéité On peut ainsi obtenir également une étanchéité supplémentaire très efficace du canal de

filtrat 50.

Les figures 16 et 17 illustrent la disposition d'une pluralité de modules 100 selon l'invention dans un boîtier 20, avec lequel ils forment un dispositif de filtration 10 On peut voir que les différents modules sont empilés à l'état aligné mutuellement et que le boîtier se termine par une plaque d'extrémité 30 portant des raccords adéquats pour les sorties de filtrat 60 On

voit aussi les unités de filtre 80 de forme rectangu-

laire, deux canaux de rétentat 40, ainsi que quatre

perçages à filtrat 50 qui sont alignés dans les diffé-

rents modules et forment ainsi des canaux débiteurs (de produit filtré), les canaux de rétentat étant définis en coopération avec la face latérale intérieure de l'anneau de matière d'étanchéité. La figure 17 montre des plaques intermédiaires 110 supplémentaires, placées chacune entre deux modules 100. Les figure S 18 a et 18 b montrent plus en détail la conformation d'une plaque intermédiaire 110 Ces plaques sont constituées d'un matériau incompressible, inerte vis-à- vis du rétentat et du filtrat, d'une matière plastique par exemple ou analogue; leurs dimen- sions extérieures correspondent à la forme annulaire du bord extérieur 99 de l'anneau de matière d'étanchéité 90 et dépassent de ce bord extérieur sur une distance déterminée. Le corps de base essentiellement plat des plaques intermédiaires 110, possède des percées aux endroits adéquats, qui correspondent aux canaux de filtrat 50 ou de rétentat 40 des modules 100, de sorte

que les canaux débiteurs ne sont pas interrompus.

Un rebord périphérique 112 de la plaque

intermédiaire 110 entoure les deux modules 100 voisins.

La hauteur de ce rebord 112 dans son ensemble est légèrement inférieure à la hauteur de l'anneau de matière d'étanchéité 90 moins l'épaisseur de laplaque

intermédiaire 110 dans la zone o s'appuie l'anneau 90.

Autrement dit, lorsqu'on place un module 100 entre deux plaques intermédiaires 110, les rebords périphériques 112 des deux plaques intermédiaires 110 voisines ne se touchent pas et une distance prédéterminée subsiste entre les plaques A l'assemblage des modules 100, l'anneau de matière d'étanchéité 90 peut seulement être

comprimé jusqu'à ce que les bords extérieurs périphé-

riques des plaques intermédiaires 110 se touchent La

pression excédentaire est encaissée par le bord péri-

phérique 112 incompressible des plaques 110 Le module d'élasticité des matériaux employés dans ce mode de réalisation pour l'anneau 90 peut être exploité pour

fixer les distances.

Les plaques intermédiaires 110 sont cependant

utilisables avec avantage d'encore une autre manière.

La plaque intermédiaire 110 dispose, par exemple, d'un renfort (d'épaississement) défini 111 prévu dans le corps de base et correspondant à une zone non entourée de matière d'étanchéité des faces des unités de filtre 80.

Comme le bord de l'anneau de matière d'étan-

chéité peut dépasser de la couche supérieure ou de la couche inférieure de la pile formée par les unités de filtre et les intercalaires, à angle droit par rapport

au plan de la pile, des conditions d'écoulement incon-

trôlées peuvent s'établir entre des modules 100 appli-

qués l'un contre l'autre, du fait que l'intervalle entre

deux modules 100 diffère des distances entre les diffé-

rentes unités de filtre 80 Si l'intervalle entre deux modules est plus grand, le débit y est nettement plus élevé qu'au droit des intervalles entre les unités de filtre 80 à l'intérieur même du module Or, cette différence entre les intervalles est compensée par le

renfort défini 111 puisque celui-ci produit l'appli-

cation exacte de la plaque intermédiaire 110 contre l'unité de filtre 80 du haut ou contre l'intercalaire supérieur du module 100, lequel est ainsi disposé sur le dessus de l'unité de filtre 80 du haut à une distance prédéterminée, de sorte qu'on obtient des

hauteurs d'intervalle définies.

Comme les plaques intermédiaires, les plaques d'extrémité 30 analogues sont utilisables aussi pour obtenir un fonctionnement optimal des dispositifs de filtration 10 Ceci sera expliqué à titre d'exemple en

référence à la figure 19.

Lorsqu'on prévoit à l'extrémité d'une rangée de modules une plaque d'extrémité spéciale 31 qui relie le canal de rétentat 40 du haut de la rangée inférieure de modules 100 au canal de filtrat 40 de la rangée de modules supérieure, les rangées étant placées l'une sous l'autre, la liaison s'opérant à travers des canaux 33 et un perçage 32, le dessin montrant les orifices 34 et les

sorties 60 prévus pour le f iltrat des rangées respec-

tives, les modules 100 d'une rangée sont alimentés en parallèle en fluide à filtrer, mais les deux rangées de modules sont exploitées en série En raison de la plus faible perte de charge entre l'entrée en la sortie des modules et en raison des canaux de rétentat 40 de dimensions relativement grandes, on s'efforcera dans la pratique d'assurer une alimentation parallèle des différents modules 100 d'une rangée, mais de faire fonctionner en série plusieurs rangées de modules, trois par exemple, par l'utilisation de plaques d'extrémité spéciales, de sorte que le débit volumique par mètre carré de surface filtrante devient nettement plus

favorable.

Il ressort des explications qui précèdent que l'emploi du module 100 selon l'invention, ensemble avec

des plaques intermédiaires 110 et des plaques d'extré-

mité 30, 31, offre de multiples avantages divers dans un

dispositif de filtration 10.

Claims (29)

REVENDICATIONS

1 Module pour la filtration à écoulement trans-

versal ("crossflow"}, comprenant au moins deux unités de filtre superposées, séparées chaque fois par une pièce d'écartement ou intercalaire, qui sont formées de plusieurs couches et sont reliées de façon étanche l'une à l'autre, dans la zone des bords ou zone marginale, au moyen d'une matière d'étanchéité conformée en anneau, ainsi qu'au moins un canal de produit non filtré ou lo canal de rétentat et au moins un canal de filtrat reliant les unités de filtre, caractérisé en ce que l'anneau de matière d'étanchéité ( 90) est disposé à distance de l'unité de filtre au droit d'au moins un

segment marginal des unités de filtre ( 80), avec forma-

tion d'un canal de rétentat ( 40), que les couches de chaque unité de filtre ( 80) sont soudées ensemble de façon étanche, tout au moins dans les segments marginaux qui ne sont pas encastrés dans l'anneau de matière

d'étanchéité ( 90), et que l'anneau de matière d'étan-

chéité ( 90) est réalisé sous une telle largeur, au droit

des segments marginaux des unités de filtre ( 80) encas-

trés dans la matière d'étanchéité ( 90), qu'il reçoit le

canal de filtrat ( 50) complètement.

2 Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un intercalaire ( 120) supplémentaire est disposé en outre au-dessus de l'unité de filtre ( 80)

supérieure à plusieurs couches et au-dessous de l'unité de filtre ( 80) inférieure à plusieurs couches. 3 Module selon la revendication 1 ou 2, carac-

térisé en ce que l'anneau de matière d'étanchéité ( 90) est en forme d'anneau de cercle.

4 Module selon une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'anneau de matière d'étanchéité

( 90) fait saillie sur au moins un côté des unités de

filtre ( 80) et des intercalaires ( 120) empilés.

Module selon la revendication 4, caractérisé

en ce que l'anneau de matière d'étanchéité ( 90) pré-

sente, sur son dessus ( 97) et/ou son dessous ( 98), une

structure définie par des zones de différentes hauteurs.

6 Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que les zones de différentes hauteurs sont formées d'une zone annulaire intérieure ( 92) et d'une zone annulaire extérieure ( 91) qui est plus haute que la zone intérieure, le canal de filtrat ( 50) étant prévu dans la zone de la partie extérieure plus haute ( 91) de l'anneau

de matière d'étanchéité ( 90).

7 Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que les zones de différentes hauteurs sont formées par deux bourrelets annulaires ( 93) concentriques, le canal de filtrat ( 50) étant disposé entre ces bourrelets

( 93).

8 Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que les zones de différentes hauteurs sont formées par au moins une rainure ( 94) s'étendant sous la forme d'un anneau fermé dans le sens circonférentiel, le canal de filtrat ( 50) étant prévu à côté de la iainure ( 94)

dans la zone de l'anneau de matière d'étanchéité ( 90).

9 Module selon une des revendications 5 à 8,

caractérisé en ce que des zones de différentes hauteurs s'étendent sous la forme de rainures ou de saillies ( 95)

en anneau autour du canal de filtrat ( 50).

Module selon une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que les unités de filtre ( 80) à plusieurs couches ont une forme triangulaire et sont encastrées par les trois sommets du triangle dans

l'anneau de matière d'étanchéité ( 90).

11 Module selon une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que les unités de filtre ( 80) ont une forme rectangulaire et sont encastrées par les petits côtés du rectangle dans l'anneau de matière d'étanchéité

( 90).

12 Module selon une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que les unités de filtre ( 80) ont une forme carrée et sont encastrées par les quatre angles du

carré dans l'anneau de matière d'étanchéité ( 90).

13 Module selon une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que les unités de filtre ( 80) ont la forme d'un parallélogramme et sont encastrées dans l'anneau de matière d'étanchéité ( 90) par au moins les

deux angles reliés par la grande diagonale du parallé-

logramme.

14 Module selon une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que les unités de filtre ( 80) ont une forme en losange et sont encastrées dans l'anneau de matière d'étanchéité ( 90) par au moins les deux angles

reliés par la grande diagonale du losange.

Module selon une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que les unités de filtre ( 80) ont la forme de la surface d'intersection de deux cercles et sont encastrées dans l'anneau de matière d'étanchéité < 90) par au moins les deux pointes des découpes courbes

ainsi définies.

16 Module selon une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que les unités de filtre ( 80) ont une

forme hexagonale définie par un corps de base rectangu-

laire ou carrée, sur deux côtés opposés duquel sont rapportés deux triangles, au moins les deux sommets opposés des deux triangles rapportés étant encastrés

dans l'anneau de matière d'étanchéité ( 90).

17 Module selon une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que les différentes unités de filtre ( 80) sont soudées tout autour ( 86) dans le sens

de leur pourtour.

18 Module selon une des revendications 1 à 16,

caractérisé en ce que les différentes unités de filtre ( 80) ne sont pas soudées, tout au moins en majeure partie, sur les segments périphériques encastrés dans

l'anneau de matière d'étanchéité ( 90).

19 Module selon une des revendications 1 à 16,

caractérisé en ce que, dans une unité de filtre ( 80) i comprenant un tissu de drainage ( 81) entre deux feuilles de protection ( 82) et une membrane ( 83) comme élément

terminal sur chaque côté d'une pile, le tissu de drai-

nage ( 81) et les deux feuilles de protection ( 82) sont soudés ensemble, tout au moins en majeure partie, sur les segments périphériques ( 84) encastrés dans l'anneau de matière d'étanchéité ( 90), tandis que les membranes ( 83) ne sont pas soudées, tout au moins en majeure

partie, dans ces segments.

Module selon la revendication 18, caractérisé en ce que, sur les segments périphériques non soudés des unités de filtre ( 80) comprenant un tissu de drainage

( 81), ce tissu est protégé contre la matière d'étan-

chéité ayant pénétré dans l'unité de filtre ( 80) au moyen d'une feuille de protection ( 85) disposée en U

autour du tissu de drainage ( 81).

21 Module selon une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que l'intercalaire ( 120) est formé d'un tissu en fil monofilamentaire et à grandes mailles, dont l'ouverture de maille est de l'ordre de

grandeur du diamètre du canal de filtrat ( 50).

22 Module selon une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que la forme et la grandeur des intercalaires ( 120) correspondent essentiellement à l'aire de surface définie par le bord extérieur de la matière d'étanchéité et que les zones marginales des intercalaires sont encastrées en majeure partie ou

complètement dans la matière d'étanchéité ( 90).

23 Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que la forme et la grandeur des intercalaires ( 120) correspondent essentiellement à l'aire de surface définie par le bord intérieur de la partie annulaire extérieure ( 91) de l'anneau de matière d'étanchéité ( 90) et que les zones marginales des intercalaires sont encastrées en majeure partie ou complètement dans

l'anneau de matière d'étanchéité ( 90).

24 Module selon une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que les intercalaires ( 120)

s'étendent au travers des canaux de rétentat ( 40).

Module selon une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que les intercalaires ( 120)

sont réalisés d'un tissu formé de fibres monofilamen-

taires ayant des épaisseurs de fibre différentes.

26 Module selon une des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que des joints supplémentaires ( 96), faits d'un matériau d'étanchéité élastique, sont prévus entre les unités de filtre ( 80) et assurent une

étanchéité supplémentaire du canal de filtrat ( 50).

27 Dispositif de filtration, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un module ( 100) selon une des

revendications précédentes, disposé dans un boîtier ( 20)

correspondant à la forme extérieure du module ( 100).

28 Dispositif de filtration selon la revendica-

tion 27, caractérisé en ce que plusieurs modules ( 100) sont empilés et comprimés dans le boîtier ( 20) dans des positions telles que les canaux de filtrat ( 50) sont

mutuellement alignés.

29 Dispositif de filtration selon la revendica-

tion 28, caractérisé en ce qu'une plaque intermédiaire ( 110) est placée chaque fois entre deux modules ( 100) et est pourvue d'un rebord périphérique ( 112) qui recouvre

les deux modules ( 100) voisins de manière qu'après la compression des modules ( 100) et des plaques intermé-

diaires ( 110), les rebords ( 112) de plaques intermé- diaires ( 110) voisines s'appliquent l'un contre l'autre. 30 Dispositif de filtration selon la revendica-

3 r tion 29, caractérisé en ce que la plaque intermédiaire ( 110) possède une renfort défini ( 111) dans la zone des aires de surface non entourées de matière d'étanchéité des unités de filtre ( 80), renfort qui assure une application exacte des intercalaires contre la surface

des unités de filtre, de sorte q'une hauteur d'inter-

valle définie est établie.

31 Dispositif de filtration selon la revendica-

tion 29 ou 30, caractérisé en ce que la plaque intermé-

diaire ( 110) présente des rainures annulaires périphé-

riques, dans lesquelles peuvent être placés des joints ID élastiques, ou des saillies annulaires périphériques qui sont pressés contre les surfaces d'étanchéité planes des

modules ( 100) pour produire l'étanchéité.

32 Dispositif de filtration selon la revendica-

tion 29 ou 31, caractérisé en ce qu'au moins une plaque intermédiaire ( 110) est réalisée comme une plaque creuse, possédant des chambres de chauffage et de refroidissement à côté de canaux de filtrat et de rétentat, de sorte qu'un refroidissement ou un chauffage

du rétentat est possible pendant le processus de fil-

tration.

33 Dispositif de filtration selon une des reven-

dications 27 à 32, caractérisé en ce qu'une plaque d'extrémité ( 31) relie au moins deux rangées de modules ( 100) par au moins un perçage ( 32), de manière que les rangées de modules soient utilisées en série et que les modules d'une rangée soient alimentés en parallèle en fluide à filtrer. 34 Dispositif de filtration selon une des reven- dications 27 à 33, caractérisé en ce qu'il est incorporé dans une installation mobile ou stationnaire comprenant une pompe de circulation, une pompe alimentaire et un système de surveillance de la pression, de la tempéra- ture et de l'écoulement. 35 Procédé pour fabriquer un module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:

a) empiler une pluralité d'intercalaires ( 120) en al-

ternance avec des unités de filtre ( 80); b) aligner et bloquer l'empilement sous la forme d'un boîtier, de manière que les unités de filtre ( 80) soient superposées essentiellement avec recouvre- ment; c) ajouter une quantité prédéterminée de matière d'étanchéité dans le boîtier, donnant sa forme à l'ensemble, afin de produire un anneau de matière d'étanchéité ayant l'épaisseur et la largeur adéquates;

d) centrifuger le boîtier avec l'empilement et la ma-

tière d'étanchéité visqueuse, jusqu'à ce que la matière d'étanchéité soit pré-durcie; e) permettre le durcissement résiduel de la matière d'étanchéité; et f) pratiquer au moins un perçage perpendiculairement

au plan de la pile et à travers la matière d'étan-

chéité pour former au moins un canal de filtrat.

36 Procédé selon la revendication 35, caractérisé par une -étape de centrifugation comprenant la centrifugation de la matière d'étanchéité au bord extérieur des unités de filtre ( 80) et son introduction entre les unités de filtre et les intercalaires ( 120), de manière à produire

l'étanchéité.

37 Procédé selon la revendication 34 ou 35, caractérisé en ce que, suivant la force centrifuge appliquée, il peut se produire un mouillage superficiel des matériaux filtrants par la matière d'étanchéité dans la zone de la paroi, une entrée de la matière d'étan- chéité dans le matériau filtrant ou même une pénétration

complète de la matière d'étanchéité au travers des unités de filtre et/ou des intercalaires dans la zone marginale choisie.35 38 Procédé selon une des revendications 35 à 37, caractérisé en ce que l'étape de centrifugation

comprend, suivant la forme de boîtier utilisée, la formation de zones de différentes hauteurs sur le dessus ( 97) et/ou le dessous ( 98) de l'anneau de matière

d'étanchéité ( 90).