FR2779973A1 - Rotational disc filter for separating liquids and solids from suspension - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un dispositif pour réaliser la séparation liquide-The invention relates to a device for carrying out the liquid separation
solide d'une suspension chargée, ce dispositif comportant un arbre horizontal présentant plusieurs canaux intérieurs, au moins un disque porté par ledit arbre et comprenant une pluralité de secteurs de filtration indépendants, garnis d'un média filtrant, et régulièrement répartis autour de l'arbre, l'intérieur de chaque secteur étant en communication avec un canal intérieur, et ledit disque plongeant en partie dans la suspension, afin que les secteurs baignent dans ladite suspension au cours d'une partie de leur trajet lors de la rotation de l'arbre, et des moyens pour mettre chaque canal intérieur en liaison successivement avec des moyens d'aspiration du liquide lorsque le secteur correspondant baigne dans la suspension, afin de former des gâteaux de filtration sur le média filtrant dudit secteur, puis avec des moyens d'essorage des gâteaux lorsque le secteur correspondant est sorti de la suspension, et enfin avec des moyens de soufflage d'un fluide afin de débâtir les gâteaux de filtration formés sur ledit secteur, au cours solid of a loaded suspension, this device comprising a horizontal shaft having several internal channels, at least one disc carried by said shaft and comprising a plurality of independent filtration sectors, furnished with a filtering medium, and regularly distributed around the shaft, the interior of each sector being in communication with an interior channel, and said disc dipping partly into the suspension, so that the sectors bathe in said suspension during part of their path during the rotation of the shaft, and means for putting each interior channel in succession with means for sucking the liquid when the corresponding sector is immersed in the suspension, in order to form filter cakes on the filter medium of said sector, then with means of wringing of the cakes when the corresponding sector is out of the suspension, and finally with means for blowing a fluid in order to deflate the filter cakes formed on said sector, during
d'un tour de rotation de l'arbre.a rotation of the shaft.
Ces filtres rotatifs à disques sont utilisés couramment dans l'industrie pour réaliser la séparation liquide solide d'une suspension chargée, résultant, par exemple, de l'attaque d'un minerai, d'une These rotary disc filters are commonly used in industry to carry out the solid liquid separation of a charged suspension, resulting, for example, from the attack of an ore, a
cristallisation, etc....crystallization, etc.
Chaque secteur est constitué d'un cadre rigide délimitant une structure servant de support au média filtrant et d'une pièce de raccordement assurant les échanges de fluide avec le canal intérieur de Each sector consists of a rigid frame delimiting a structure serving as a support for the filtering medium and a connection piece ensuring the exchange of fluid with the internal channel of
l'arbre sur lequel le secteur est connecté. the tree on which the sector is connected.
Dans les dispositifs de filtration actuellement connus, chacun des secteurs est connecté à un canal intérieur et l'arbre comporte autant de canaux intérieurs que de secteurs. Si l'on veut augmenter le nombre de secteurs du disque, il est nécessaire d'augmenter le nombre de canaux intérieurs de l'arbre. Mais cette augmentation du nombre de canaux entraîne une augmentation du coût de l'arbre, une augmentation du diamètre de l'arbre et la nécessité d'augmenter le diamètre extérieur des In currently known filtration devices, each of the sectors is connected to an internal channel and the shaft has as many internal channels as there are sectors. If you want to increase the number of sectors of the disc, it is necessary to increase the number of internal channels of the shaft. But this increase in the number of channels leads to an increase in the cost of the shaft, an increase in the diameter of the shaft and the need to increase the outside diameter of the
disques pour conserver la même surface de filtration. discs to keep the same filtration area.
Ainsi, en pratique, les disques des dispositifs connus ne peuvent Thus, in practice, the disks of known devices cannot
comporter qu'un nombre de secteurs limité. have only a limited number of sectors.
Or, il est avantageux, pour plusieurs raisons, d'augmenter le However, it is advantageous, for several reasons, to increase the
nombre de secteurs constituant un disque. number of sectors making up a disk.
Tout d'abord, la quantité de fluide nécessaire au gonflage d'une poche dépend principalement du volume engendré par cette poche lorsqu'elle est gonflée. On peut facilement vérifier que pour une même surface filtrante, le volume des poches gonflées sera moindre avec des secteurs ayant une ouverture angulaire faible qu'avec des secteurs ayant une ouverture angulaire forte. En première approximation, le rapport entre les volumes de fluide nécessaire pour gonfler les poches est inversement proportionnel au nombre de secteurs. Il en résulte des économies de fluide de soufflage et des économies d'énergie First of all, the quantity of fluid necessary for inflating a bag depends mainly on the volume generated by this bag when it is inflated. It can easily be verified that for the same filtering surface, the volume of the inflated bags will be less with sectors having a small angular opening than with sectors having a strong angular opening. As a first approximation, the ratio between the volumes of fluid required to inflate the bags is inversely proportional to the number of sectors. This results in savings in blowing fluid and energy savings
importantes si on augmente le nombre de secteurs dans un disque. important if you increase the number of sectors in a disc.
Ensuite, sur les filtres rotatifs à disques de grandes dimensions, et comprenant un nombre de secteurs limité, la manipulation des secteurs lors de la maintenance du filtre s'avère souvent longue et pénible, eu égard au poids de chaque secteur. Il est donc intéressant de disposer de secteurs qui ont une ouverture angulaire plus faible afin qu'ils soient moins lourds et afin qu'un opérateur puisse les manipuler seul sans Then, on rotary disc filters of large dimensions, and comprising a limited number of sectors, the manipulation of the sectors during the maintenance of the filter often turns out to be long and painful, having regard to the weight of each sector. It is therefore interesting to have sectors which have a smaller angular opening so that they are lighter and so that an operator can handle them alone without
l'aide d'un palan.using a hoist.
L'invention s'est donné le but de proposer un dispositif de filtration du type mentionné ci-dessus, dans lequel le nombre de The invention has given itself the aim of proposing a filtration device of the type mentioned above, in which the number of
secteurs est augmenté, sans augmenter le coût et le diamètre de l'arbre. sectors is increased, without increasing the cost and diameter of the tree.
L'invention atteint son but par le fait que chaque canal intérieur est en communication avec l'intérieur d'au moins deux secteurs The invention achieves its object by the fact that each interior channel is in communication with the interior of at least two sectors
adjacents.adjacent.
En pratique, deux ou trois secteurs adjacents sont connectés radialement et perpendiculairement à des piquages communiquant avec In practice, two or three adjacent sectors are connected radially and perpendicular to nozzles communicating with
un seul canal intérieur de l'arbre. a single inner channel of the tree.
Le maintien des secteurs sur les piquages de l'arbre est assuré par un système de baïonnette et l'étanchéité est réalisée par l'intermédiaire Maintaining the sectors on the tree tappings is ensured by a bayonet system and sealing is achieved through
d'un manchon.of a sleeve.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à Other advantages and characteristics of the invention will become apparent from
la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en reading the following description given by way of example and
référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale d'un dispositif de séparation liquide solide objet de l'invention; la figure 2 est une vue axiale d'un disque, dans laquelle l'arbre est montré en coupe; la figure 3 est une coupe du disque selon la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 montre à plus grande échelle une partie du disque de la figure 2; la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 montre en détail les moyens de fixation de trois secteurs reliés au même canal intérieur; la figure 7 est une coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6; la figure 8 est une vue selon la ligne VIII-VIII de la figure 6; la figure 9 montre une poche gonflée d'un secteur de grande ouverture angulaire; la figure 10 montre les poches gonflées de trois secteurs ayant reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a side view of a solid liquid separation device object of the invention; Figure 2 is an axial view of a disc, in which the shaft is shown in section; Figure 3 is a section of the disc along line III-III of Figure 2; Figure 4 shows on a larger scale a part of the disc of Figure 2; Figure 5 is a section along the line V-V of Figure 4; FIG. 6 shows in detail the means for fixing three sectors connected to the same internal channel; Figure 7 is a section along the line VII-VII of Figure 6; Figure 8 is a view along line VIII-VIII of Figure 6; FIG. 9 shows an inflated pocket with a sector of large angular opening; FIG. 10 shows the inflated bags of three sectors having
globalement l'ouverture angulaire du secteur de la figure 9. overall the angular opening of the sector of FIG. 9.
Les figures montrent une machine 1 pour réaliser la séparation solide liquide d'une suspension 2 contenue dans une auge 3. Cette machine 1 comporte essentiellement un arbre horizontal creux 4 entraîné en rotation par un moteur 5 et portant trois disques 6a, 6b, 6c ayant chacun une pluralité de secteurs de filtration 7 répartis régulièrement autour de l'arbre 4. L'intérieur de l'arbre 4 renferme une pluralité de canaux 8 communiquant avec les secteurs 7. Chaque secteur The figures show a machine 1 for carrying out the solid liquid separation of a suspension 2 contained in a trough 3. This machine 1 essentially comprises a hollow horizontal shaft 4 driven in rotation by a motor 5 and carrying three discs 6a, 6b, 6c having each a plurality of filtration sectors 7 distributed regularly around the shaft 4. The interior of the shaft 4 contains a plurality of channels 8 communicating with the sectors 7. Each sector
7 comporte une armature rigide et est recouverte d'un média filtrant 9. 7 comprises a rigid frame and is covered with a filtering medium 9.
Ce média filtrant se présente sous la forme d'une poche et peut être constitué par une grille, une membrane, une toile synthétique ou tout autre matériau filtrant. Son rôle est de retenir les particules solides This filtering medium is in the form of a pocket and can be constituted by a grid, a membrane, a synthetic fabric or any other filtering material. Its role is to retain solid particles
contenus dans la suspension 2 et de laisser passer la phase liquide. contained in suspension 2 and allowing the liquid phase to pass.
Un distributeur fixe 10 est monté de manière étanche à l'extrémité 9 de l'arbre 4. Ce distributeur 10 comporte une première chambre communiquant avec un dispositif d'aspiration de filtrat par un conduit 11, une deuxième chambre communiquant avec un dispositif d'aspiration par un conduit 12 et une troisième chambre communiquant A fixed distributor 10 is mounted in leaktight manner at the end 9 of the shaft 4. This distributor 10 comprises a first chamber communicating with a filtrate suction device by a conduit 11, a second chamber communicating with a suction through a conduit 12 and a third communicating chamber
avec un dispositif de soufflage d'un fluide par un conduit 13. with a device for blowing a fluid through a pipe 13.
L'arbre 4 est disposé dans la partie supérieure de l'auge 3, et l'auge 3 est alimentée en suspension 2, de telle manière que l'arbre 4 est en partie immergé dans la suspension 2. La disposition des chambres du distributeur 10 est réalisée de telle manière que, au cours d'un tour de rotation de l'arbre 4, l'intérieur de chaque secteur 7 est successivement mis en communication avec les conduits 11, 12 et 13. Lorsqu'un secteur 7 se trouve dans la suspension 2, son intérieur est en communication avec le conduit 11 d'aspiration de filtrat. Dans cette situation, la phase solide de la suspension 2 se colle par aspiration sur le média filtrant 9 et forme un gâteau de filtration, tandis que la phase liquide traverse le média filtrant 9, pénètre dans le canal intérieur correspondant 8 et est The shaft 4 is arranged in the upper part of the trough 3, and the trough 3 is supplied with suspension 2, in such a way that the shaft 4 is partly immersed in the suspension 2. The arrangement of the distributor chambers 10 is produced in such a way that, during a rotation of the shaft 4, the interior of each sector 7 is successively brought into communication with the conduits 11, 12 and 13. When a sector 7 is located in the suspension 2, its interior is in communication with the filtrate suction pipe 11. In this situation, the solid phase of the suspension 2 is bonded by suction to the filter medium 9 and forms a filter cake, while the liquid phase passes through the filter medium 9, enters the corresponding internal channel 8 and is
évacué par le conduit 11 via la première chambre du distributeur 10. evacuated through the conduit 11 via the first chamber of the distributor 10.
Lorsqu'un secteur 7 vient de sortir de la suspension 2, le canal intérieur 8 correspondant à ce secteur 7 est mis en communication avec la deuxième chambre du distributeur 10. Cette deuxième chambre communiquant avec un dispositif d'aspiration par le conduit 12, il se produit un essorage ou assèchement des gâteaux de filtration collés sur When a sector 7 has just come out of the suspension 2, the internal channel 8 corresponding to this sector 7 is placed in communication with the second chamber of the distributor 10. This second chamber communicating with a suction device via the conduit 12, it a spinning or drying of the filter cakes stuck on
les faces externes de ce secteur 7.the external faces of this sector 7.
Si on poursuit la rotation de l'arbre 4, le canal intérieur 8 communiquant avec l'intérieur du secteur 7 dont les gâteaux de filtration viennent d'être essorés, est mis en communication avec la troisième chambre du distributeur 10. Un fluide gazeux est alors insufflé à contre-courant à l'intérieur du secteur 7 par le conduit 13, ce qui permet de gonfler la poche de ce secteur 7 et de débâtir les gâteaux If the rotation of the shaft 4 is continued, the internal channel 8 communicating with the interior of the sector 7, the filter cakes of which have just been spun, is placed in communication with the third chamber of the distributor 10. A gaseous fluid is then blown against the current inside the sector 7 by the conduit 13, which makes it possible to inflate the pocket of this sector 7 and to break down the cakes
de filtration qui y sont collés.that are stuck to it.
La phase solide est alors récupérée dans une trémie, non montrée The solid phase is then recovered in a hopper, not shown
sur les dessins, puis est évacuée par un moyen approprié. on the drawings, then is evacuated by an appropriate means.
La machine de filtration décrite ci-dessus fait partie de l'état de la technique. Selon la présente invention, chaque canal intérieur 8 de l'arbre 4 communique directement avec au moins 2 secteurs 7. Dans l'exemple illustré sur les figures 2 à 8, chaque canal intérieur 8 communique The filtration machine described above is part of the state of the art. According to the present invention, each interior channel 8 of the shaft 4 communicates directly with at least 2 sectors 7. In the example illustrated in FIGS. 2 to 8, each interior channel 8 communicates
directement avec 3 secteurs 7.directly with 3 sectors 7.
A cet effet, la paroi externe 15 de l'arbre 4 comporte au droit d'un disque 6a, 6b, 6c et en regard d'un canal intérieur 8, trois ouvertures circulaires ou piquages 16 prolongés radialement vers l'extérieur par des fourreaux cylindriques 17, dans lesquels viennent s'emmancher des manchons 18 solidaires des secteurs 7. Des plaques annulaires 19 radiales relient tangentiellement les fourreaux 17. Ces plaques 19 présentent à leurs extrémités un anneau 20 coaxial à l'arbre 4 qui présente en regard des fourreaux 17, des ouvertures 21 pour le passage des manchons 18. Ces ouvertures 21 sont globalement circulaires et elles présentent sur leur pourtour une échancrure 22 pour le passage d'un ergot 23 solidaire du manchon 18, afin de permettre la fixation To this end, the external wall 15 of the shaft 4 comprises, in line with a disc 6a, 6b, 6c and opposite an internal channel 8, three circular openings or nozzles 16 extended radially outwards by sleeves cylindrical 17, in which sleeves 18 are fitted integral with the sectors 7. Radial annular plates 19 tangentially connect the sleeves 17. These plates 19 have at their ends a ring 20 coaxial with the shaft 4 which has sleeves facing each other 17, openings 21 for the passage of the sleeves 18. These openings 21 are generally circular and they have on their periphery a notch 22 for the passage of a lug 23 integral with the sleeve 18, in order to allow fixing
radiale du secteur 7 par un dispositif du type baïonnette. radial sector 7 by a bayonet type device.
Ainsi que cela est visible sur les figures 2 et 4, les secteurs 7 sont retenus par leurs bords radialement extérieurs 25 sur une jante annulaire As can be seen in FIGS. 2 and 4, the sectors 7 are retained by their radially outer edges 25 on an annular rim
26, sans la présence de rayons.26, without the presence of rays.
Pour remplacer un secteur 7, on désolidarise le bord extérieur 25 du secteur 7 à remplacer de la jante 26, puis on fait pivoter ce secteur de autour de l'axe de son manchon 18, afin que son ergot 23 se mette en regard de l'échancrure 22. Il suffit alors de déboîter le manchon 18 de son fourreau 17. Le montage du secteur 7 de remplacement se fait To replace a sector 7, the outer edge 25 of the sector 7 to be replaced is separated from the rim 26, then this sector is pivoted about around the axis of its sleeve 18, so that its lug 23 is placed opposite the 'notch 22. It then suffices to disengage the sleeve 18 from its sheath 17. The replacement sector 7 is mounted
selon le cheminement inverse.according to the reverse path.
Dans le cas o il faut remplacer l'ensemble des secteurs 7 d'un disque 6a, 6b, 6c, on procède successivement au remplacement de In the case where it is necessary to replace all of the sectors 7 of a disk 6a, 6b, 6c, we successively replace
chacun des secteurs 7.each of the sectors 7.
La solution technique proposée par l'invention permet de conserver les technologies existantes utilisées pour la fabrication de l'arbre 4. Seul le nombre de piquages 16 est augmenté. La disposition des plaques annulaires 19, des fourreaux 17, et de l'anneau 20, pour l'encastrement des secteurs 7 dans l'arbre 4, confère aux disques 6a, 6b, The technical solution proposed by the invention makes it possible to conserve the existing technologies used for the manufacture of the shaft 4. Only the number of tappings 16 is increased. The arrangement of the annular plates 19, of the sleeves 17, and of the ring 20, for the embedding of the sectors 7 in the shaft 4, gives the discs 6a, 6b,
6c une plus grande rigidité.6c greater rigidity.
La figure 10 montre les volumes internes de trois secteurs adjacents alimentés en fluide de soufflage à partir du même canal intérieur 8, et la figure 9 montre le volume interne d'un seul secteur équivalent de l'art antérieur, ayant une ouverture angulaire égale au triple de l'ouverture angulaire d'un secteur 7 selon l'invention. Ces figures montrent clairement que le volume global du fluide à souffler pour débâtir les gâteaux de filtration est nettement moindre. D'autre part, les efforts de tension sur les média filtrants qui sont repris par FIG. 10 shows the internal volumes of three adjacent sectors supplied with blowing fluid from the same internal channel 8, and FIG. 9 shows the internal volume of a single equivalent sector of the prior art, having an angular opening equal to the triple the angular opening of a sector 7 according to the invention. These figures clearly show that the overall volume of the fluid to be blown to deflate the filter cakes is much less. On the other hand, the tension forces on the filter media which are taken up by
l'armature de chaque secteur 7 sont également diminués. the reinforcement of each sector 7 are also reduced.
Du fait de la réduction du volume de fluide nécessaire au soufflage, le temps de soufflage est diminué, et ceci permet d'augmenter la vitesse de rotation de l'arbre 4. Cette augmentation de vitesse de rotation peut être supportée par le disque, du fait de la plus grande Due to the reduction in the volume of fluid required for blowing, the blowing time is reduced, and this makes it possible to increase the speed of rotation of the shaft 4. This increase in speed of rotation can be supported by the disc, the made the greatest
rigidité des moyens d'accrochage des secteurs. rigidity of the attachment means of the sectors.
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