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Appareil de filtration
La présente invention est relative à des per- fectionnements apportés aux filtres à plateaux ou dis- ques continus, du type décrit dans les patentes aux
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Etats-Unis N 1.66.13â, 1.293,555 et 1.538.980.
Ces appareils antérieurs consistent en un ou plusieurs plateaux ou disques sectionnés, formés d'un certain nombre de secteurs présentant des côtés filtrants, destinés être montés sur un arbre horizontal à orifi- ces multiples, et destinés à fonctionner à l'état par- tiellement immergé dans un mélange semi-liquide et semi- solide, appelé à être séparé par filtration, à peu près de la même manière que dans les filtres 1 tambours con- tinus ou cylindriques.
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Des éléments individuels de filtre, radiale- ment espacés et se présentant sous la forme de secteurs tronqués, habituellement au nomore de huit ou de dix, sont groupés autour de l'arbre central pour former chaque plateau ou disque sectionné complet. Par le terme "radialement espacés", on entend que les organes d'espacement, places entre chaque paire de secteurs indépendants adjacents constituant le disque, rayonnent à partir d'un centre commun situé dans l'arbre central rotatif, notamment sous forme de rayons, et que les bords de secteurs radiaux, sont situés sur une même ligne et/ou sont parallèles aux rayons en question.
L'arbre central comporte autant de conduits de filtrat qu'il y a de secteurs de plateau, disposés autour de l'axe de l'arbre et s'étendant parallèlement à cet axe. D'autre part, ces conduits de filtrat ou produit de la filtration sont reliés, de manière qu'on puisse les en détacher, aux secteurs individuels de plateau et, d'autre part, communiquent avec des ouvertures ménagées dans une soupape automatique de filtre, à l'un ou l'autre ou aux deux bouts de l'arbre central, cette soupape commandant la différence de pression qui détermine la filtration, le dépôt de tourteaux et l'évacuation de ces derniers.
Après que le tourteau ou gâteau a été déchargé d'un secteur rotatif quelconque, le secteur vide parcourt une distance définie avant d'être à nouveau complètement immergé dans le mélange non filtré et l'aspiration ou pression positive déterminant la filtration est de nou- veau exercée sur les secteurs de plateaux rotatifs successifs. Cette action doit s'effectuer sans que de l'air libre soit admis dans l'une quelconque ou toutes
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les parties intérieuresde secteurs utilisées pour la formation et le drainage des tourteaux, car, autrement, la différence de pression déterminant la filtration et le séchage serait détruite.
Par conséquent, la distance angulaire totale parcourue pendant l'enlèvement d'un tourteau et l'immersion effective de tout secteur de filtre quelconque constitue la portion de surface d'un plateau quelconque qui n'est pas utilisée pour la for- mation et l'assèchement du tourteau. Le proportionne- ment du nombre de disques ou plateaux qui est compatis ble, au point de vue économique, avec les différents diamètres de plateaux, pour que la fraction effective totale de surface formant et asséchant le tourteau reste au maximum, constitue un facteur important aussi bien avec les plateaux d'un petit diamètre qu'avec ceux d'un grand diamètre.
Dans tous les cas, la frac- tion effective totale de surface de secteur de filtre en usage effectif dépend dans une large mesure du niveau du mélange non filtré contenu dans la cuve du filtre, de la profondeur d'immersion des secteurs au-dessous de ce niveau, de l'emplacement du centre géométrique de la surface de chaque secteur au-dessous de ce niveau du bain au moment où le secteur est soumis automatiquement à la pression différentielle de filtra- tion, et de l'arc que parcourt ce centre géométrique de surface de secteur pendant l'immersion.
Cette posi- tion du centre géométrique de surface de secteur et de son arc de parcours pendant l'immersion détermine la longueur ou la durée du cycle de formation du tourteau ou gâteau, Tous les secteurs compris entre l'enlève- ment du tourteau et cette profondeur d'immersion sont nécessairement neutres.
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En raison de ce que la fraction de tour complet du plateau quelconque qui est rendue nécessaire par le drainage, le lavage ou le séchage du tourteau, demande plus de temps que pour la formation du tourteau, et qu'un ou même deux des secteurs doivent être hors de service pendant l'enlèvement du tourteau et la course à blanc qui suit, le niveau du mélange non filtré ne doit pas être porté trop haut sur l'arbre central des filtres continus de ce genre. Les trois opérations que constituent le dépôt, le drainage et la décharge du tourteau dans les filtres de ce genre sont solidaires les uns des autres pour la totalité du plateau rotatif et sont commandées par la soupape automatique. Quelle que soit la mesure dans laquelle peut varier la vitesse du plateau, la durée de ces fonctions les unes par rap- port aux autres ne saurait varier.
Cette variation est, dans une large mesure, fonotion du niveau d'immersion du mélange non filtré qui se trouve dans la cuve et sur les plateaux. Comme le succès économique de ces fil- tres exige que le tourteau sortant du filtre soit suf- fisamment épais et sec pour être enlevé automatiquement des secteurs du plateau, la formation correcte du tour- teau et le drainage prennent la plupart du temps et des facteurs de surface. Or, comme il a été dit ci- dessus, il faut plus de temps pour drainer correctement le tourteau que pour former celui-ci, surtout lorsque l'humidité normale résiduelle du tourteau doit être déplacée par lavage au jet à l'aide d'un autre liquide, après que le tourteau a quitté l'état d'immersion et avant qu'il soit de nouveau asséché et déchargé.
Comme un niveau d'immersion bas, c'est-à-dire franchement au-dessous de la ligne centrale horizontale
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de l'arbre rotatif et du plateau, entraine un séchage et/ou un arc de lavage plus longs, sur tous les filtres rotatifs continus, ceci a fortement handicapé l'adoption des filtres à plateaux ou disques continus-types dans certains domaines de la filtration industrielle, unique- ment par ce qu'une faible immersion signifie un très court cycle de formation des tourteaux, avecpour résul- tat que le tourteau mince déposé sur les surfaces des secteurs se tasse et s'assèche rapidement, mais est trop mince pour pouvoir être raclé et déchargé rapidement du milieu filtrant gonfla des secteurs rotatifs.
Tant qu'un tourteau de filtre n'a pas une certaine épaisseur de structure de corps feutrée ou enchevêtrée et un certain degré de sécheresse, il ne saurait être détaché par parties intégrales, entièrement exemptes des agents fil- trants, en laissant ainsi l'agent filtrant initial aussi clair que possible. S'il en était autrement, ledit agent s'encrasserait rapidement sous l'effet du râclage effec- tué par les organes d'enlèvement des tourteaux ou gâteaux et toute la surface du plateau ne tarderait pas 1 être mise hors d'usage.
Si on le compare à ces filtres continus à plateaux ou disques types, le présent perfectionnement apporté aux filtres à plateaux rotatifs continus, fonc- tionnant par le vide et la pression, supprime l'incon- vénient qui s'opposait à l'adoption, sur une vaste échelle, des filtres en question, c'est-à-dire que le présent perfectionnement permet de donner une plus grande épaisseur au tourteau, avec le même niveau d'immersion, ou même un niveau plus bas, dans les mêmes conditions de différence de pression, avec le même nom- bre de secteurs pour chaque plateau,pour la filtration de matières du même genre.
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Une forme d'exécution de l'invention, donnée à titre illustratif, est représentée sur les dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une coupe prise suivant la ligne 1-1 de la figure 8 montrant en 'élévation un plateau ou disque formé de segments, conformément à l'invention.
La figure 3 est une coupe analogue d'un appareil antérieur, représenté dans le but de permettre une compa- raison rapide.
La figure 3 est un graphique qui montre le rapport géométrique des cordes définissant les oords latéraux des segments de plateaux, conformément à la figure 1.
La figure 4 est un graphique qui montre un mode de fabrication de deux segments de drainage de filtrat ou organes de filtration, applicable aux présents segments de filtre,
La figure 5 est une vue, à plus grande échelle, d'une partie de la structure qui est représentée à la figure 1, montrant une forme de segment et de dispositif de fixation.
La figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5.
La figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 5.
La figure 8 est une vue, partie en plan et partie en coupe horizontale, de l'appareil selon la présente invention.
La figure 9 est une vue analogue à celle de la figure 5, montrant partie en coupe et partie en élévation une autre forme de segment et de dispositif de fixation, et,
La figure 10 est une coupe, à plus grande échelle, suivant la ligne 10-10 de la figure 9,
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La nature du présent perfectionnement ressor- tira clairement d'une étude comparative des figures 1 et 2, dans lesquelles le niveau supérieur ou d'immersion, représenté par le pointillé horizontal "L", du mélange destiné à être soumis à la filtration, est identique dans les deux cuves, 11 et 11', du filtre perfectionné, figure 1, et du filtre-type, figure 2.
Cela veut dire que, dans les deux cas, le niveau d'immersion L se trouve à la même distance a au-dessous de la ligne horizontale qui passe par le centre de l'arbre central rotatif de chaque filtre,, et que les plateaux ou disques D du système per- fectionné et du système-type comportent le même nombre, dix dans le présent cas, de secteurs ou éléments filtrants, et la même surface par plateau.
Comme il importe, au point de vue d'un fonctionnement efficace du présent appareil, de maintenir le niveau normal d'immersion L à. une distance définie a au-dessous de la ligne centrale c, les figures 1 et 8 montrent les moyens qui sont employés pour obtenir ce résultat, Dans ces figures, ceux-ci consistent en un tuyau de trop-plein 11' qui s'étend de bas en haut dans la cuve 11, à travers une ouverture à joint hermétique qui est ménagée sur le côté de l'arbre 12 et dont l'extrémité supérieure débouche au niveau L, et qui est destinée à évacuer de la cuve, par un collecteur 80, la matière non filtrée en excès.
La matière peut entrer dans la cuve 11 par un ou plusieurs tuyaux 81, en communication avec la cuve, au-dessous de l'arbre central et entre les plateaux, Il peut n'y avoir qu'un seul tuyau de trop-plein 11", lorsqu'il n'y a qu'un seul plateau, ou bien lorsque l'ap- pareil comporte des plateaux multiples, comme dans le présent cas, des tuyaux de trop-plein analogues 82 peuvent être placés entre les plateaux, à un niveau uniforme.
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Dans les vues en coupe, représentées à titre illustratif aux figures 1 et 3, les arbres centraux et les plateaux tournent dans le sens contraire à celui du mouvement des aiguilles d'une montre, comme l'indiquent les flèches curvilignes et e' sur les deux plateaux,
A la figure 2, qui montre la construction- type à plateaux dans la cuve du filtre, l'arbre rotatif du filtre, et un plateau ou disque monté sur ce dernier, le plateau D' se compose de dix secteurs 1' à 10'.
Comme il a été dit ci-dessus, chaque élément de plateau consiste en un secteur tronqué parce que : a) chaque secteur est délimité, des deux côtés, par des tiges radiales d'espacement qui, par définition, constituent essentiellement des rayons du plateau rotatif, les secteurs étant, par conséquent, radialement espacés. b) La ligne centrale b' de chaque secteur passe par le centre de l'arbre rotatif du filtre. c) L'extrémité intérieure de chaque secteur est tronquée et les bords radiaux ou côtés de chaque secteur sont d'égale longueur.
Par conséquent, le centre géométrique de la surface, G', de chaque secteur coïncide avec la ligne centrale radiale de chaque secteur.
L'aspiration ou la pression différentielle de filtration ne peut être appliquée eu secteur tournant 10', qui vient juste d'être débarrassé de son tourteau, avant que ce secteur ne soit complètement immergé, c'est- à-dire dans l'état qu'indique la position du secteur 1'.
Cette position d'immersion complète est déterminée en réalité par ce fait que le coin supérieur d' du secteur l'arrive à être fermement et complètement submergé dans
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le bain de boues, c'eat-a.-dire, dans la pratique, à
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environ 25 millimètres au-dessous de la surface supérieu- re du mélange non filtré, que l'on désigne ici sous le nom de niveau d'immersion et qui est représenté par le pointillé L. Au moment où ce coin est franchement sub- mergé, le centre géométrique de la partie de secteur, G', de chaque secteur successif tronqué est matérielle- ment submergé le long de l'arc ' que décrit nécessaire- ment le centre réel de la surface du plateau.
Dans l'exemple classique de construction de plateau et de secteur-type qui est représenté à la figure 2, le restant d'arc que peuvent parcourir le centre géométrique G' du secteur l'ainsi que ses successeurs, pour former un tourteau ou gâteau, après immersion complète du coin de secteur e' et avant que ledit centre géométrique émerge du bain de boues, est de 97 degrés. Aux différents niveaux d'immersion parfaite du bain, au-dessous de la ligne centrale horizontale de l'arbre rotatif et du sommet tronqué des secteurs de plateaux, cet arc de parcours est, comme on l'a fait remarquer précédemment, déterminé davantage par le dernier coin de chaque sec- teur submergé, que par la position réelle du centre géométrique de surface de secteur.
Dans le système de plateau perfectionné, qui est représenté à la figure 1, tel n'est pas le cas. Ici il n'est pas fait usage de divisions de sec- teurs réelles sur la surface circulaire du filtre à plateaux, pour constituer chaque plateau complet. On emploie des segments de plateaux triangulaires présent tant des bords latéraux qui correspondent à des lignes convergeant vers un point nettement excentrique par rapport au centre de l'arbre rotatif et des plateaux.
Ce point est déterminé dans une large mesure par la
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situation du niveau moyen L du bain de mélange non filtré, au-dessous de la ligne centrale horizontale ou axe de rotation de l'arbre et du plateau. L'angle de conver- gence pour les bords convergents est déterminé néces- sairement par le nombre de secteurs dans le plateau- type et par le nombre de segments dans le présent pla- teau perfectionné. Cet angle est le même pour les plateaux ou disques ayant le même nombre, n, de sec- teurs ou segments, à savoir 360 chaque, ou 36 degrés n , dans les cas représentés aux figures 1 et 2.
Toutefois, dans la construction-type des plateaux, los 360 degrés n sont espacés à égales distances entre N rayons vrais du plateau ou disque, et dans la présente construction, les 360 degrés successifs sont espacés à. égales dis - n tances à partir du niveau moyen supposé L du bain non filtré, ou d'une ligne sensiblement parallèle à ce niveau, ladite ligne constituant nécessairement une corde du plateau ou disque, plutôt qu'un rayon ou un diamètre réel de celui-ci.
En se référant plus particulièrement à la construction qui est représentée à la figure 8, 12 désigne un arbre comportant des sections annulaires 13, des pièces d'espacement 14 et des paliers 15 et 16.
L'arbre est pourvu de dix conduits longitudinaux 17, disposés à, égales distances les uns des autres autour de l'axe de l'arbre et les diverses sections 13 sont tenues assemblées au moyen de boulons 18 qui passent à travers un épaulement du palier 15 et un chapeau ob- turateur qui fait partie du palier 16. Le bord supérieur de la cuve est garni de cornières et sur celles de ces dernières qui sont désignées par 19 et 20 se trouvent des portées fixes 21 et 22 pour les paliers 15 et 16.
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Sur le palier 15 est calée une roue à vis sans fin 23 susceptible de venir en prise avec une vis sans fin 23' pour actionner l'arbre à. la vitesse voulue et le faire tourner, ainsi que les segments de plateau ou disque S des figures 1, 3, 5 et 9, dans le sens de la flèche curviligne $. qui est représentée à la figure 1, lequel sens, pour être plus spécifique, doit toujours être dans le sens de convergence des bords des segments,, Dans le présent cas, la roue à, vis sans fin 23 est actionnée dans le sens contraire à. celui du mouvement des aiguilles d'une montre par un moteur 83, relié par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 84 à la vis sans fin 23'.
Les passages 17 se prolongent à travers une plaque d'usure 24 fixée à l'extrémité du palier 15. Le chiffre de référence 25 désigne une soupape automatique fixe qui est maintenue élastiquement contre la plaque d'usure par un ressort de compression 26 monté sur un axe 27. La soupape 25 régit la mise en communication des conduits de filtrat successifs avec la pression différentielle de filtra- tion,
Les plateaux ou disques de filtre, désignés d'une manière générale par la lettre de référence D, sont supportés par les sections annulaires 13.
La partie de la cuve 11 dans laquelle les plateaux mon- tent s'étend d'une façon ininterrompue d'un coté à. l'autre, alors que, du côté de la descente, la cuve comprend un branchement distinct 29 pour chaque plateau de filtre, les branchements étant séparés par des es- paces 30. Sur une cornière 31 qui s'étend le long des extrémités extérieures des branchements sont montés des râcloirs 32 et 33 pour chaque plateau. Le tour- teau détaché tomber travers les espaces 30.
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Dans le dispositif qui est représenté à la figure 5, la section annulaire 13 est pourvue de pattes 34 disposées en un point adjacent à chaque passage 17 et présentant des trous 35 dans lesquels sont logées les extrémités amincies des rayons 36 fixés par des écrous 37. Les rayons sont espacés à égales distances et sont placés dans un plan commun, perpen diculaire à l'axe de la section annulaire. Ces rayons forment des tangentes d'un cercle concentrique par rapport à la section annulaire; ces tangentes, dési- gnées par T à la figure 3, s'intersectent pour déli- miter un polygone P, également concentrique à, la section annulaire.
Entre les tiges sont supportés les segments de filtre S qui comprennent un bâti formé de rigoles 38, 39 et 40, assujetties ensemble de manière à pou- voir être introduites entre des rayons adjacents, la rigole 38 s'appuyant contre le rayon d'entrée, la rigo- le 40, contre le rayon de sortie, et la rigole 39 étant sensiblement perpendiculaire à la rigole 38. Les rigo- les ou parties en U sont tournées vers l'intérieur et les faces extérieures des rigoles longitudinales con- vergentes sont légèrement cannelées dans le sens lon- gitudinal, comme on le voit à la figure 7, pour pouvoir s'engager avec les rayons.
Le bâti supporte, pour l'agent filtrant, des fonds qui consistent en un certain nombre de pièces plates 41 pourvues de canne- lures de face 42, figures 6 et 7, lesquelles peuvent être perpendiculaires à la rigole 38, comme représen- té. La pièce 41, qui est adjacente à la rigole 39, peut être à feuillure pour lui permettre de se loger dans la rigole, de la manière qui est représentée à. la figure 6, en laissant un espace 44 pour l'écoule-
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ment.
Les extrémités des fonds sont feuillées d'une manière analogue pour pouvoir s'engager dans les parties 38 et 40 du bâti, en laissant, pour l'écoule- ment, des espaces 45, figure 7, qui sont en communi- cation avec l'espace 44, Comme le montre également la figure 7, les bords des fonds sont amincis entre les nervures 42, de manière que les rigoles qui se trouvent entre ces dernières puissent déboucher dans les passages d'écoulement, comme cela est indiqué en 45.
Un col de sortie 46, figure 5, déborde de la rigole 39 parallèlement au rayon d'entrée 36 et est destiné à buter contre une rondelle 47 prévue sur une surface 48 de la bague 13 qui est perpendi- culaire au rayon d'entrée 36, La rondelle entoure un trou ou alésage 49, coaxial au col 46 et menant dans un conduit 17, un mamelon 50 étant serti dans le trou et s'emboîtant dans l'extrémité du col 46.
Le bâti portant les pièces de fond 41 est recouvert d'un organe filtrant ou toile 51, Chaque segment de filtre S est maintenu en position entre des rayons adjacents, son col de sortie étant pressé contre une rondelle 47 par un doigt de serrage 52 comportant un bossage 53 muni d'un trou recevant l'extrémité d'un rayon qui y est fixée par un écrou 54. Comme on le voit sur les dessins, le doigt 53 bute contre un crampon distinct 55, bien que celui-ci puisse être omis, si on n'en a pas besoin.
Le doigt de serrage, avec ou sans le crampon 55 peut être uti- lisé pour maintenir les pièces 41 dans le bâti en usage; mais, pour avoir un segment qui puisse être manipulé rapidement en vue du rhabillage, les pièces sont de préférence percées de manière à pouvoir rece-
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voir une tige 57 qui est fixée, par une de ses extré- mités, perpendiculairement à la rigole 39, et sur l'autre extrémité de laquelle est vissé un écrou 57' logé dans un élargissement d'orifice à fond plat formé dans la pièce de fond extérieure extrême.
Lorsqu'il est fait usage de tiges, telles que 36, pour maintenir, de façon à pouvoir les en détacher, les segments perfectionnés en position sur l'arbre central rotatif, ces tiges sont néces- sairement dirigées ou recourbées d'avant en arrière, à partir du sens de rotation vers l'arbre central, c'est-à-dire sont fixées, à dessein, à l'arbre central sur la même ligne que les cordes successives et sont, par conséquent, tangentielles à un cercle concentrique par rapport au centre de l'arbre et chaque orifice de drain de segment de filtre 46 est également tangen tiel à un cercle disposé concentriquement par rapport au centre de l'arbre central, parallèle à un des deux bords de segment convergents, par conséquent,
paral- lèle à la ligne centrale d'une des tiges ou rayons tangentiels 36 et pénétrant dans ce sens dans chaque conduit de filtrat 17. Ces conduits de filtrat sont, comme dans la construction-type, espacés à égales distances suivant un cercle qui entoure l'arbre cen- tral et qui est concentrique au centre dudit arbre.
Toutefois, dans le présent perfectionnement, chaque orifice de branchement 49, figure 5, communiquant avec son segment de plateau respectif, est dirigé, de manière à s'éloigner du centre de l'arbre, sous un angle conve- nable pour venir à l'alignement de l'orifice de drainage de segment 46.
Une telle construction de segment de plateau et un tel ensemble de plateau sont établis à dessein
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de manière à amener le centre géométrique de la surface de chaque segment matériellement plus près du niveau de surface L du mélange non filtré, au moment de l'immer- sion complète, que c'est le cas avec la construction- type de secteurs et de plateaux. Les avantages que l'on réalise avec cette modification nouvelle sont sensibles et d'une grande importance au point de vue économique, comme cela va être démontré présentement.
Etant donné que, dans le système perfec- tionné, les bords latéraux convergents de chacun des n segments sont tout d'abord déterminés par le niveau L du mélange non filtré qui coupe les cordes en travers de la partie submergée du plateau dans les positions successives du disque ou plateau, ces cordes succes- sives, qui forment les contours des segments ne sont pas seulement tangentielles à un cercle qui circonscrit l'axe de rotation du plateau, mais les sommets intérieurs des triangles de cordes successifs décrivent entre leurs points d'intersection successifs un polygone P de n côtés, concentrique à l'axe de rotation des disques ou plateaux et laissent un espace pour le passage de l'ar- bre central.
Ce dispositif est représenté à la figure 3 dans laquelle l'analyse géométrique du disque ou plateau à. dix segments montre les cordes d'intersection.
Bien que le centre géométrique de surface des présents segments triangulaires soit un peu plus près du plus long des deux bords convergents, il est, dans tous les cas, nettement plus près de la corde au niveau L du mélange non filtré, au moment où chaque segment est complètement immergé dans ce mélange, qu'avec l'ancien système de secteurs-type. On s'en rendra compte facilement en examinant les figures 1 et 2.
Cet avantage est dû à ce fait que le sommet des présents segments triangulaires, ores de l'orifice de sortie de
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filtrat 46 de chaque segment, bascule d'avant en arrière du conduit de filtrat 17 et que la base curviligne périphérique Sb de chaque segment triangulaire se trouve ainsi soulevée et amenée plus près du niveau L du bain, au moment de l'immersion complète d'un segment unique quelconque, que c'est le cas avec chaque secteur radial dans la construction type. Dans le présent per- fectionnement, ceci soulève tout le bord de segment Se et, par conséquent, le centre géométrique de la surface G de filtre à segments, pour les amener plus près du niveau L du bain, au moment de l'immersion complète.
Tel n'est pas le cas dans l'ancienne construction dans laquelle l'immersion complète des secteurs individuels de disques ou plateaux dépend davantage de l'immersion du coin de secteur tronqué final d'.
Dans le filtre à plateaux de l'ancien système, l'action qui consiste à obliger le bord de secteur radial Se* (voir la figure 2) à venir se placer parai-. lèlement au niveau L du bainde mélange non filtré, au moment de l'immersion, ne peut s'accomplir, sans que le niveau L soit suffisamment élevé pour être sur le même plan que, ou légèrement au-dessus de, la ligne horizontale ç passant directement par le centre de l'arbre rotatif et du plateau. Cela aurait pour résultat de présenter deux inconvénients bien définis, à savoir : a) Une trop grande surface de disque ou plateau est immergée pendant la formation du tourteau et une surface trop petite demeure pour l'assèchement et/ou le lavage par injection ainsi que le drainage du dépôt de tourteau accru.
Comme il a été dit ci-dessus, les filtres continus de ce genre exigent plus de temps pour le drainage et le séchage des tourteaux sur les secteurs rotatifs que
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pour la formation des tourteaux; il y a, par conséquent, plus de secteurs ou segments hors d'immersion qu'il y en a qui sont immergés.
En outre, un et parfois deux secteurs doivent être hors d'immersion pour permettre l'enlèvement du tourteau et sont, par suite dans l'inac- tion, en ce qui concerne la formation du tourteau et le drainage. b) Une immersion aussi forte des disques ou plateaux nécessite également une plus grande élévation du râcloir 33', pour l'enlèvement des tourteaux, au- dessus de la ligne centrale horizontale de l'arbre rota- tif et des disques, dans le but d'empêcher que du mélange non filtré ne déborde de la cuve à l'endroit des extré- mités inférieures de ces râcloirs, là où ceux-ci sont inclinés vers l'arbre central. Cette élévation, à son tour, diminue la surface de disque non immergée, et, par suite, tant la surface que le temps exigés pour le lavage et/ou le drainage et le séchage ainsi que la décharge des tourteaux.
En d'autres termes, un niveau d'immersion aussi élevé est nettement nuisible au fonctionnement des filtres de ce genre.
Le système de disque ou plateau qui fait l'objet de l'invention a pour résultat de permettre su centre géométrique de surface de chaque disque complè- tement immergé de parcourir un arc d'immersion plus long, pendant la formation du tourteau, que dans l'ancien système, sans qu'il faille recourir à une aussi grande immersion du disque. Comme on l'a fait remarquer précé- damnent et cornue il est décrit ici, le niveau d'immer- sion est, dans le présent système, maintenu à dessein bien au-dessous de la ligne centrale horizontale du disque ou plateau et de l'arbre central.
Dans l'exemple du présent système qui est représenté à la figure 1, le
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centre géométrique de surface de segment parcourt un arc de 1200, à l'état d'immersion, avant de sortir du bain de boues. En d'autres termes, le parcours effec- tif moyen est, avec le segment de disque perfectionné, et si on emploie 10 disques et le même niveau d'immer- sion, plus de 25 % supérieur à celui de l'ancien système comportant dix secteurs de disque, sans compter que la course et le temps de drainage du tourteau sont identiques dans les deux cas.
Il est peine nécessaire de procéder à l'analyse graphique de ce fait, si on examine, dans les deux figures 1 et 2, les éléments de disques 10 et 1 à 4, inclusivement; Dans le système perfec- tionné, le segment 10 est entièrement sorti de l'état d'immersion et termine juste la décharge du tourteau, tandis que les segments 1, 2, 3 et la majeure partie du 4 sont immergée, alors que, avec le système-type qui est représenté à la figure 2, le secteur 9' termine juste la décharge du tourteau, tandis que la majeure partie du secteur 10' est immergée, mais ne peut être soumise à la filtration, et les secteurs l', 2', une majeure partie de 3' et une légère partie du 4' sont immergés.
Bien que chaque filtre débute avec un support perméable ou poreux pour l'interception des matières solides du tourteau et que, dans la littérature sur la filtration, ce support soit appelé base de filtre, agent ou milieu filtrant, ou septum, le milieu de filtre ou agent filtrant, pour toute l'opération de formation du tourteau, se compose de cet organe filtrant et de support et c'est sur celui-ci qu'est amassé le tourteau ou gâteau de matière solide. Au bout d'une courte période de temps, le tourteau de matières solides accumulées
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devient le milieu ou organe filtrant réel. La pression différentielle détermine l'écoulement du filtrat en même temps que le tassage des matières solides dans le tour- teau.
L'accroissement des dépôts solides et le tassage allongent les canaux vides de filtrat dans le tourteau et en diminuent les dimensions au-dessous de celles qui existent dans le mélange non filtré. Ce phénomène ne tarde pas à freiner tout nouvel écoulement de filtrat, Ce freinage ou étranglement constitue la résistance op- posée par le tourteau à la filtration et, dans la plupart des cas, dépasse rapidement la résistance du milieu de filtration et de support.
Dans les filtres continus du genre de ceux qui sont décrits ici, l'épaisseur ini- tiale du tourteau et sa résistance sont en réalité de la plus grande importance* C'est pourquoi le présent pro- cédé, qui consiste à augmenter la période initiale de formation du tourteau, non seulement permettra d'obtenir un tourteau plus lourd et d'une épaisseur plus uniforme que celui que donne un filtre 1 disques ou plateaux de l'ancien système, mais, comme conséquence, permettra, par unité de surface du milieu filtrant, de tirer des matières solides du tourteau une plus forte quantité de filtrat, lorsqu'il s'agira de drainer ou assécher des matières qui, normalement, présentent une assez grande résistance à l'écoulement.
En plus de l'avantage matériel qu'offre l'ac- croissement du cycle de formation du tourteau, dans les filtres de ce genre, le présent perfectionnement présente encore d'autres avantages sous le rapport du fonctionne- ment et de la construction. Comme cela a déjà été démontré, le filtre à disques ou plateaux de l'ancien système exige, pour assurer la formation du tourteau, une plus grande profondeur d'immersion que le présent
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système. Dans tous les filtres de ce genre, le point d'application automatique de la pression différentielle de filtration est commandé par un pont d'interception placé dans la soupape automatique, normalement fixe, qui commande l'ouverture des conduits de filtrat successifs, à l'extrémité de l'arbre central.
Comme ladite soupape est bien connue dans les milieux indus- triels, on l'a indiquée en 25, sans donner de détails, la figure 8 des dessins. Avec une plus forte immer- sion dans le bain, le pont d'interception de cette soupape peut tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, vers la gauche, et être assujetti en position de manière à permettre à la filtration de s'amorcer plus tôt eu'avec le niveau qui est indiqué aux figures 1 et 2. Lorsque l'immersion dans le bain est plus fai- ble que celle qui est indiquée dans ces figures, le pont se meut dans le sens opposé.
Etant donné le fait que l'immersion complète d'un quelconque des secteurs de l'ancien système de disque de filtre dépend de l'immersion du coin de de chaque secteur, une augmentation relativement grande du niveau d'immersion L est nécessaire pour pouvoir déplacer toute matière de ce coin d' vers la gauche et réaliser ainsi un gain dans le cycle de formation du tourteau. Comme on l'a déjà fait remarquer, une telle augmentation dans l'immersion signifie un raccourcis- sement anormal de la durée de drainage du tourteau.
C'est tout le contraire qui se produit avec le présent système de disque, car, ici, un très léger déplacement vers la gauche du pont ramasseur placé dans la soupape automatique soulève le coin de gauche Sc et le centre géométrique de la surface G du segment de disque ou plateau 1 s'immerge complètement. Il s'ensuit que
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le présent système perfectionné est moins sujet à des variations du niveau de commande adopté pour la filtra- tion générale, telle qu'elle est pratiquée couramment.
Ce qui présente le plus d'importance à cet égard, c'est que le présent système perfectionné permet à un filtre de fonctionner à un niveau d'im- mersion plus bas et, par conséquent, avec un arc de lavage de tourteau et/ou de drainage plus long, hors d'immersion, qu'avec un disque de l'ancien système comportant une surface et un nombre de secteurs équiva. lents. Par exemple, dans le cas de matières à. filtra- tion plutôt libre, le pont de soupape de commande automatique peut, avec le système perfectionné, tourner dans le sens contraire à. celui du mouvement des aiguil- les d'une montre et le centre géométrique de la surface de segment 1 descend alors, dans l'immersion, à un point plus bas avant que son conduit de filtrat 17 soit ouvert ou soumis à l'impulsion de filtration.
Une telle baisse signifie une baisse équivalente possible dans le niveau des boues de la cuve 11, un gain dans l'arc de séchage, et, par conséquent, dans la durée du drainage ou du séchage. Il est évident que le niveau L du bain ne peut tomber que d'une quantité suffisante pour assurer une immersion complète des extrémités intérieures des segments formant un tourteau et il y a bien plus de marge, sous ce rapport, avec la présente construction qu'avec celle du filtre avec disques de l'ancien système.
Avec le même niveau d'immersion et le même nombre de disques de filtre, si on place les présents segments triangulaires de manière que le bord de chaque segment qui est pour être immergé soit sensi- blement parallèle au niveau des boues qui, de son côté est tangentiel à un cercle concentrique au centre de
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l'arbre rotatif de filtre, on peut augmenter la distance a,, au-dessous de la ligne centrale ç, figure 1, dans toutes limites économiques voulues, tout en obtenant le meilleur parcours de surface de segment, à l'état immergé.
En outre, dans l'ancienne construction, le raccourcissement des secteurs de disques de filtre tronqués, pour permettre au disque d'opérer à un niveau d'immersion plus bas et avec un arc de séchage plus long, nécessite l'enlèvement d'une surface de disque plus totale, sur tout le diamètre du disque, que ce n'est le cas avec la présente construction perfectionnée. Comme il sera démontré ci-après, le présent système d'arbre central est construit de telle façon que les anneaux en fonte 13 supportant les segments peuvent être inter- changeables et être remplacés par d'autres, en vue de diminuer ou augmenter, si on le désire, la distance a¯ pour assurer une immersion complète des segments.
Dans la construction des disques de l'ancien système, l'orifice de drainage de chaque secteur est nécessairement au centre de chacun de ceux-ci. De même, chaque secteur est maintenu fermement en position sur son conduit de filtrat correspondant 17', dans l'arbre central, au moyen de deux des tiges radiales, de leurs crampons et des écrous placés sur leurs extrémités exté- rieures. Il faut donc deux tiges radiales et leurs cram- pons pour assujettir un secteur en position sur l'arbre central. Si on se réfère aux figures 1 et 5 des dessins, on remarquera que, bien que chaque segment de disque soit situé entre deux tiges tangentielles 36 et que les tiges servent au même but que dans l'ancien filtre à disques ou plateaux, il n'y a, en réalité, qu'une seule tige et son écrou 54 pour assujettir chaque segment en position, dans le présent système.
Il s'agit ici de
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la tige 36 qui est parallèle à la fois au bord 33 du râcloir d'enlèvement du tourteau et à la ligne centrale du tuyau 46 de drainage du segment appartenant à 1-'unique tige tangentielle en question. Le crampon de poche 55 (figure 5) qui sert à empêcher la formation de tourteau sur la périphérie extrême du disque de filtre et, habituellement, à fermer hermétiquement les extrémités des poches de tissu qui sont employées le plus souvent pour couvrir chaque segment, de même que le crampon de segment 52, peuvent constituer des pièces distinctes, comme dans l'ancienne construction.
Toutefois, dans le système perfectionné, les deux crampons 52 et 55 appar- tenant à chaque segment individuel sont serrés et assu- jettis en position en serrant l'unique écrou 54 appar- tenant à la tige tangentielle qui parallélise la ligne centrale de conduit de sortie 46 du filtrat de chaque segment individuel ainsi assujetti. Chaque conduit de sortie 46 s'adapte librement sur un maelon 50, fixé dans l'orifice de branchement de filtrat 49, conduis sant au collecteur de filtrat 17 de l'arbre central et est assujetti contre une rondelle 47 au moyen de l'écrou de tige tangentielle 54 et des crampons 52 et 55. Si on le désire, les crampons de secteur et de poche 52 et 55 peuvent être rendus solidaires l'un de l'autre dans le présent système perfectionné.
Les segments de disques perfectionnés peuvent être construits avec les mêmes matériaux que ceux qui sont utilisés dans les filtres-types. Le milieu filtrant est habituellement fabriqué en un tissu solide, relati.- vement poreux, formé de diverses matières en fibres or ganiqu es, métalliques ou minérales.
Oes tissus doivent, dans tous les cas, être supportés par la structure même des secteurs, laquelle doit être rigide et comporter
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les canaux de drainage du filtrat et les conduits pour guider le liquide filtré, avec le minimum de résistance à l'écoulement, vers les orifices de sortie de filtrat 46 et les conduits 17, Que la structure de support du milieu filtrant, cannelé ou rainure de toute autre manière, soit en métal, en matière plastique, ou en bois ondulé, monté dans un châssis convenable pour l'assemblage des secteurs, il n'en est pas moins vrai que ces parties permanentes et leurs montures échan- geables sont, dans le présent système perfectionné, d'une construction plus économique que ceux de l'ancien système.
Il suffit pour s'en rendre compte d'examiner la figure 4 qui montre un schéma de la forme basique de deux pièces de tissu ou matière employées, soit comme fond permanent de drainage de secteur, sous le milieu filtrant, soit pour constituer le milieu fil- trant lui-même. Les deux pièces et V, formant les segments triangulaires tronqués, sont formées d'un morceau de tissu avec diagonale R, en gaspillant le minimum de matière. Lorsqu'il doit être fait usage de bandes de bois cannelées, un certain nombre d'entre elles, de longueur identique, seront placées côte à côte, de manière à. former le rectangle complet de la figure 4, dont les cannelures s'étendront dans le sens horizontal ou vertical, puis coupées en biais, comme l'indique le pointillé R, pour former le fond voulu de deux segments de disque.
Il en sera de même de la coupe ou taille du tissu constituant le milieu filtrant, en largeurs de tissu types. Le bord exté- rieur de chaque segment peut être établi de manière à être parfaitement droit, comme l'indique le pointillé du segment 8 de la figure 3, ou bien curviligne, c'est-à-dire sous la forme d'un arc bien circulaire,
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comme le contre le reste des segments de disque dans cette figure et à la figure 1.
En raison du fait que les tiges tangentiel- les du présent perfectionnement, comme le montre la figure 5, sont nécessairement parallèles à chaque canal ou tuyau 46 de drainage du segment, elles peuvent également être situées sur la même ligne que la ligne centrale dudit conduit de drainage, comme on le voit à la figure 9, Cette construction augmente légèrement la surface totale de filtre de chaque disque ou pla- teau complètement assemblé et permet, d'une façon sûre, non seulement d'utiliser une tige tangentielle pour assujettir fermement chaque segment en position sur l'arbre central, mais, ce qui est de la plus haute importance, permet d'enlever et de remplacer n'importe quel segment individuel du disque complet, en dévis- sant simplement une seule pièce laquelle peut être distincte de la tige,
comme à la figure 5, ou faire corps avec cette tige, comne à la figure 9. On peut alors enlever n'importe quel segment, et le remplacer par un segment fraîchement paré, sans même avoir à desserrer les écrous de l'un quelconque des segments adjacents.
Après remise en place, on serrera de nouveau l'écrou appartenant au segment qui a été remplacé. Cette façon d'opérer est impossible avec le filtre à disques de l'an- cien système dans lequel, comme il a été dit précédem- ment, deux tiges radiales voisines et leurs écrous sont nécessaires pour assujettir un secteur intermédiaire en position sur l'arbre central.
Dans le dispositif des figures 9 et 10, les rayons 58 des segments de filtre, servent eux-mêmes de conduits de drainage et sont, à cet effet, constitués par des longueurs de tuyau. La pièce annulaire 59, qui
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correspond à la pièce annulaire 13 décrite précédemment, présente des ouvertures 60 qui font partie des conduits de filtrat de l'arbre. Extérieurement aux ouvertures 60, l'anneau 59 est pourvu d'un épaulement plat 61 dans les plans tangents à un cercle commun concentrique à l'anneau.
Celui-ci est pourvu de trous 62 perpendiculaires aux bords 61 et débouchant dans des ouvertures 60. L'anneau est pourvu, sur le même axe que les trous 62, de trous ta- raudée plus petits 63, prévus sur les côtés opposés aux trous 60. Dans les extrémités extérieures des trous 62 sont sertis des mamelons de centrage 64 entourés de rondelles 65. Les mamelons s'emboîtent dans les extrémités intérieures des rayons 58, les bords internes de ces derniers étant perpendiculaires aux axes des rayons, pour venir en contact avec des rondelles 65.
Des manchons métalliques 66, travers lesquels passent des tiges 67, disposées sur le même axe que les rayons et les mamelons, sont vissés, soudés ou brasés dans l'extrémité extérieure des rayons 58, chacune de ces tiges présentant un bout pointu fileté, susceptible de s'engager dans un trou 63 et comportant une tête polygonale 68, au moyen de laquelle la tige peut être serrée et qui bute contre une rondelle de bougie d'allu- mage 68' montée sur le manchon 66 en pressant l'extré- mité interne du rayon contre la rondelle 65. Le rayon tubulaire 58 et le mamelon 64 présentent les dimensions voulues pour laisser un ample espace d'écoulement autour de la tige 67 et, dans le même but, les ouvertures 60 peuvent être à trou carré, comme représenté.
Un canal 69, en communication avec une ouver- ture mortaisée 70 du tube 58 est fixé à chaque rayon tubulaire, perpendiculairement à celui-ci . Au canal 69 est ajouté un canal 71, rainuré légèrement dans le sens
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longitudinal, comme cela est indiqué en 72, figure 10, et destiné à s'appliquer le long du et contre le rayon du segment suivant, lorsque le rayon auquel il est asso- cié est assujetti en position. Les pièces de fond 73 sont fixées dans le bâti constitué par le tuyau et les canaux, de la même manière que dans la première forme d'exécution et, bien qu'une seule de ces pièces ait été représentée comme étant cannelée, il est évident que toutes le sont.
Ce genre de construction de segment permet également de donner une forme curviligne, c'est-à-dire une forme analogue à celle de deux cercles concentri- ques, dans le disque assemblé, aussi bien au bord extérieur périphérique de chaque segment qu'à son bord intérieur opposé. Ceci permet de réaliser un léger gain nouveau de surface de filtre, quel que soit le diamètre du disque, et, alors que les bords convergents de chaque segment, à la figure 5, sont d'une longueur inégale, ces bords convergents peuvent, dans la construction qui est représentée à la figure 9, être d'une longueur égale, bien que le point de convergence soit excentrique au cen- tre de l'arbre rotatif et du disque de filtre.
Dans le dispositif qui est représenté à la figure 9, le crampon de poche de filtre 76 n'est pas nécessairement maintenu dans sa position sur la péri- phérie du segment, mais il peut l'être par la vis dis- tincte 77, s'il y a lieu. Avec des segments de rechange assurant une remise en état rapide d'un filtre à disques de ce genre, il est préférable d'adopter cette construc- tion, attendu que les crampons peuvent être montés sur les pièces de rechange avant qu'il soit nécessaire de remplacer un segment quelconque, ce qui permet d'écono- miser du temps lorsqu'il y a lieu de procéder à un
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remplacement de ce genre.
Ges crampons peuvent être supprimes dans le cas où leur emploi n'est pas néces- saire,
Dans le présent système de filtre à disques, la fixation des tiges tangentielles à l'arbre central exige une construction d'arbre central différente de celle qui existe dans l'ancien système de filtre, cette différence constituant d'autres perfectionnements de construction. Dans la construction de disque antérieure, l'arbre central est habituellement établi en fonte ou autre métal coulé.
Il est habituellement formé de piè- ces de fonte identiques, boulonnées les unes aux autres dans le sens longitudinal et chaque section d'arbre central est alésée et taraudée de manière à recevoir deux disques complets; or, l'alésage et le taraudage d'un disque à 10 secteurs demande vingt positions, es- pacées de 18 autour de la circonférence de chaque pièce de fonte d'arbre, pour les dix tiges radiales, et 10 orifices débouchant dans les conduits pour le filtrat.
Dans le présent système de disque perfectionné, la construction des pièces de fonte de l'arbre central a été conçue d'après le principe suivant lequel les tiges tangentielles sont disposées parallèlement et/ou sur la même ligne que chaque manelon de drainage de secteur, de telle sorte que le perçage et le taraudage de la machine puissent s'effectuer juste en un nombre de posi- tions qui est moitié moindre que celui qui est indiqué plus haut et qu'exige l'ancien système de disque, à savoir dix positions seulement, espacées les unes des autres de 36 , autour de chaque élément de fonte de l'arbre. Dans la construction qui est représentée à la figure 5, les trous 35, ménagés dans les pattes 34 de l'arbre central, peuvent être percés, mais non
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taraudés.
Les tiges tangentielles 36 sont alors rabat- tues, par leurs extrémités intérieures, de manière à. venir s'adapter exactement dans chaque trou des pattes, à se visser sur l'extrémité et à être fixées sur la face intérieure de la patte au moyen d'un écrou de serrage 37 qui peut encore être assujetti davantage en position au moyen d'une clavette, si cela est nécessaire.
On se sert alors de l'écrou extérieur 54 pour assujettir, d'une manière amovible, chaque segment de disque en pasition. A la figure 9, les tiges sont, à dessein, établies de manière à être amovibles, comme cela a déjà été décrit, et cette construction est rendue possible, en raison de ce que le manchon 66, le mamelon 64 et 1,*extrémité intérieure pointue de la tige 67 placée dans le trou taraudé 63 ménagé dans la paroi du conduit de filtrat 60 permettent d'assurer un centrage facile de la tige et du segment au moment du serrage en posi- tion du segment entier quelconque dans le disque.
Dans le but d'offrir un procédé simple de fabrication des pièces de fonte constituant l'arbre central du présent filtre à disques perfectionné et d'assurer plus de flexibilité dans la fixation d'un nombre varié de disques à. un arbre central longitudi- nal, de même que d'offrir des supports de disques et de segments interchangeables pour assurer l'immersion complète à divers niveaux du bain, on a imaginé les pièces de fonte annulaires simples qui sont représentées en vue de face aux figures 1, 5 et 9 et en coupe et en vue latérale à la figure 8.
Un anneau de ce genre, ou un certain nombre de ceux-ci, est relativement peu coû- teux à, couler et certainement moins onéreux à finir, soit individuellement, soit en série, que dans un filtre disques de l'ancien système dans lequel ce genre de
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construction est absent.
Dans les pièces de fonte de ce genre, il n'y a à percer que les orifices 17 pour le filtrat qui peuvent être circulaires ou carrés, comme l'indiquent les figures 5 et 9. Les trous pour les mamelons de drainage de segment sont à la fois percés et taraudés, dans une construction comme dans l'autre. Toutefois, ces opérations de perçage et de taraudage ne sont ef- fectuées qu'après que tout nombre désiré de pièces de fonte annulaires ont été usinées sur les deux faces et intérieurement, pour leur permettre de coïncider d'une façon parfaite avec les brides des pièces d'es- pacement intermédiaires 14 de la figure 8, lesquelles sont employées dans l'assemblage final.
Après cet usi- nage des anneaux, plusieurs de ces derniers sont tempo- rairement boulonnes ou assujettis ensemble au moyen de crampons par séries emplées, après quoi les pièces de toute la série sont usinées aux endroits réservés tant aux mamelons de secteur qu'à leurs rondelles (et aux épaulements des tiges tangentielles 36, figure 5) percées, à la fois pour les tiges tangentielles et les mamelons, et taraudées, lorsque cela est nécessaire dans dix positions différentes de 36 degrés ou 360 n degrés (suivant le nombre n, de segments) comme cela a déjà été indiqué.
Ceci a pour résultat non seulement de faciliter les opérations de perçage et de tarau- dage, mais aussi de permettre un alignement des seg- ments plus précis que dans les filtres de l'ancien système, dans tous les cas oÙ les filtres disques de ce genre doivent être pourvus de plusieurs disques ou lorsqu'il s'agit de fabriquer plusieurs filtres à disques de dimensions type. ,
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Ce mode de construction d'arbre central exige des pièces d'espacement en fente 14, figure 8, toutes les fois que plusieurs disques sont montés sur un arbre commun, c'est-à-dire qu'il n'y en a pas dans un filtre disque unique, qu'il y en a un dans un filtre à. deux disques, deux dans un filtre à trois disques, et ainsi de suite.
Ces pièces d'espacement en fonte et les anneaux de support de segments sont munis de rondelles et sont boulonnés ensemble à l'aide de tirants longitudinaux 18 (figure 8) passant par des trous ménagés dans les sections annulaires pour former l'arbre central rotatif fini.
A la figure 8, la partie de gauche de l'arbre central assemble ainsi que les anneaux de support de segments 13 et les pièces d'espacement intermédiaires en fonte 14 sont représentés en coupe horizontale (vue en plan) prise par la ligne centrale horizontale de la figure 1. Les tirants longitudinaux 18 sont alors visi- bles à l'intérieur de l'arbre. Ils sont fixés, à l'extré- mité de commande, 1 la pièce de fonte 15 du filtre et boulonnés au palier de fonte de l'extrémité opposée 16, de manière à assujettir fermement ensemble toutes les sections d'arbre.
Habituellement, la pièce de fonte 15 de l'extrémité par laquelle se fait la commande est un prolongement de l'arbre du filtre contenant les conduits de filtrat en un cercle, concentrique à l'axe de rotation, plus petit que dans la partie de support de disque de l'arbre lui-même. L'extrémité opposée de l'arbre central rotatif peut également être pourvue d'une soupape auto- matique, si cala est nécessaire.
Deux disques D sont également représentés, dans la position dans laquelle ils sont espacés l'un de l'autre, sur les pièces de fonte annulaires 13, à l'extrémité de droite de l'arbre de
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filtre 12 et, sur les prolongements 29 de la cuve, sont représentés les râcloirs 32 et 33 d'enlèvement des tour- teaux, destinés à desservir chaque disque individuelle- ment et à permettre aux tourteaux à décharger de tomber en vertu de la pesanteur , travers l'espace qui se trouve entre lesdits prolongements de cuve.
La partie laté- rale opposée de la cuve 11 reçoit l'ensemble des disques et contient, concurremment avec les prolongements 29, le bain de mélange non filtrée
Comme les pièces annulaires de secteur en fonte font défaut dans le filtre à disques de l'ancien système, les filtres de ce genre, comportant un, trois, cinq ou n'importe quel nombre impair de disques, exigent des pièces de fonte d'arbre central différentes de celles qu'il est d'usage d'employer couraient avec les filtres qui comportent un nombre pair de disques, ou bien au moins une pièce de fonte d'une longueur inutile dans tous les cas où un nombre impair de disques peut être exigé lorsque les sections d'arbre en fonte sont des- tinées à recevoir un nombre pair de disques.
En raison de ce fait, lesdits filtres de l'ancien système sont habituellement pourvus de pièces de fonte suffisamment longues pour recevoir un minimum de deux disques, Le système perfectionné assure donc une plus 'grande flexi- bilité dans la fabrication des unités de disques multi- ples et dans l'espacement réciproque des disques le long de l'arbre rotatif. On fera varier ce rapport en faisant varier simplement la longueur des pièces intermédiaires d'espacement en fonte dans les différentes dimensions et types d'éléments de filtres par le vide ou sous pression. Les pièces annulaires de fonte qui retiennent le disque deviennent alors uniformément les mêmes pour tous les genres de filtres dont chaque disque comporte le même nombre de segments.
Toutefois, comme il a été
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dit précédemment, ces pièces annulaires en fonte peuvent être échangées contre d'autres de manière à assurer une immersion initiale complète des segments et un maximum de parcours du centre géométrique de la surface de cha- que segment, à l'état submergé à. différents niveaux L du bain (figure 1), au-dessous de l'axe de rotation de l'arbre rotatif et du disque de filtre assemblé .
Les rayons tangentiels sont préféraoles dans tous les cas où on ne peut employer un milieu filtrant ou septum relativement permanent. Dans le drainage de la plupart des précipités chimiques et des matières solides en suspension dans des liquides contenant des solutés qui tendent à s'incruster dans le milieu filtrant et à le rendre très résistant à l'écoulement du filtrat, il convient de changer fréquem- ment le septum ou de le laver k l'acide. Il est alors désirable d'avoir des segments de rechange avec des garnitures de milieu ou organe filtrant fraîches les- quelles peuvent être rapidement substituées à des seg- ments avec garnitures détériorées.
Par conséquent, tous les segments peuvent non seulement être remplacés indépendamment les uns des autres, mais sont de même construction et de même nature pour être interchan- geables. Les rayons tangentiels constituent un auxi- liaire important dans ces opérations de garnissage des filtres.
Toutefois, dans le cas où les garnitures peuvent être établies en un treillis métallique, ou en une autre matière durable, et sont utilisées pour une filtration dans laquelle il n'y a pour ainsi dire pas d'incrustations, les segments peuvent servir pendant un an, ou même davantage, sans qu'il soit nécessaire de les remplacer fréquemment. En pareils cas, on peut se dispenser d'employer des tiges vrai-
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ment tangentielles et les segments individuels peuvent être simplement boulonnés aux pièces annulaires en fonte de l'arbre central au moyen de brides prévues sur les tuyaux de drainage du filtrat et de courts prisonniers ou vis à tête peuvent être employés dans ce but.
Ce moyen de relier, de manière à pouvoir les en détacher, les segments individuels leurs conduits de filtrat respectifs que comporte l'arbre, dans les pièces de fonte, et/ou l'arbre central muni d'ori.- fices, ne modifie en aucune manière la forme essentielle et le but des présents segments, pas plus que leur position par rapport à l'arbre central et au bain de mélange non filtré.
REVENDICATIONS
1 - Un appareil de filtration caractérisé en ce qu'il comporte un arbre rotatif comportant un certain nombre de conduits de filtrat disposés longitudinalement autour de son axe, un certain nombre d'éléments de filtrage ayant des surfaces triangulaires sensiblement égales comportant des surfaces latérales de filtrage, ces éléments filtrants étant disposés autour de l'arbre et fixés de manière démontable de manière à constituer un disque de filtre, les arêtes latérales de chaque élément de disque étant disposées sur des lignes qui conver. gent vers l'intérieur à partir du périmètre du disque et sont tangentes à un cercle concentrique situé à une certaine distance de l'axe de l'arbre, et une connexion de drainage entre chacun des éléments de disque et un des conduits de filtrat.
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Filtration apparatus
The present invention relates to improvements made to continuous disc or plate filters, of the type described in the patents to
EMI1.1
United States N 1.66.13â, 1.293.555 and 1.538.980.
These prior devices consist of one or more severed plates or discs, formed from a number of sectors having filtering sides, intended to be mounted on a horizontal multi-port shaft, and intended to operate partially. immersed in a semi-liquid and semi-solid mixture, called to be separated by filtration, in much the same way as in continuous drum or cylindrical filters.
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Individual radially spaced filter elements in the form of truncated sectors, usually eight or ten in number, are grouped around the central shaft to form each complete severed plate or disc. By the term "radially spaced" is meant that the spacers, placed between each pair of adjacent independent sectors constituting the disc, radiate from a common center located in the rotating central shaft, in particular in the form of spokes. , and that the edges of radial sectors, are located on the same line and / or are parallel to the radii in question.
The central shaft has as many filtrate conduits as there are plate sectors, arranged around the axis of the shaft and extending parallel to this axis. On the other hand, these filtrate or filtration product conduits are connected so that they can be detached from the individual tray sectors and, on the other hand, communicate with openings in an automatic filter valve. , at one or the other or at both ends of the central shaft, this valve controlling the pressure difference which determines the filtration, the deposit of cake and the evacuation of the latter.
After the cake or cake has been discharged from any rotating sector, the empty sector travels a defined distance before being again completely submerged in the unfiltered mixture and the suction or positive pressure determining the filtration is again. calf exerted on the sectors of successive rotating plates. This action must be carried out without free air being admitted into any or all
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the interior parts of sectors used for the formation and drainage of cake, because otherwise the pressure difference determining filtration and drying would be destroyed.
Therefore, the total angular distance traveled during the removal of a cake and the actual immersion of any filter sector constitutes that portion of the surface of any tray that is not used for training and l drying of the cake. The proportion of the number of discs or trays which is compatible, from an economic point of view, with the different diameters of trays, so that the total effective fraction of surface forming and drying the cake remains at the maximum, constitutes an important factor also. well with small diameter trays than with large diameter trays.
In any case, the total effective fraction of filter sector area in actual use depends to a large extent on the level of the unfiltered mixture contained in the filter vessel, the depth of immersion of the sectors below. this level, the location of the geometric center of the surface of each sector below this level of the bath at the moment when the sector is automatically subjected to the differential pressure of filtration, and the arc traversed by this center geometric area surface area during immersion.
This position of the geometric center of the surface of the sector and of its arc of travel during immersion determines the length or duration of the cycle of formation of the cake or cake, All the sectors included between the removal of the cake and this immersion depth are necessarily neutral.
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Due to the fact that the fraction of a complete turn of any tray which is necessitated by draining, washing or drying the cake takes more time than for the formation of the cake, and one or even two of the sectors must be out of service during the removal of the cake and the following blank run, the level of the unfiltered mixture must not be raised too high on the central shaft of continuous filters of this type. The three operations of depositing, draining and discharging the cake in filters of this type are integral with each other for the entire turntable and are controlled by the automatic valve. No matter how much the platter speed may vary, the duration of these functions relative to each other will not vary.
This variation is, to a large extent, a function of the immersion level of the unfiltered mixture which is in the tank and on the trays. As the economic success of these filters requires that the cake leaving the filter be thick enough and dry enough to be automatically removed from the tray sectors, proper cake formation and drainage takes most of the time and factors. of surface. However, as was said above, it takes longer to properly drain the cake than to form it, especially when the normal residual moisture of the cake must be displaced by jet washing with the aid of another liquid, after the cake has left the state of immersion and before it is again dried and discharged.
Like a low level of immersion, i.e. frankly below the horizontal center line
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of the rotating shaft and the plate, leads to a longer drying and / or washing arc, on all continuous rotary filters, this has greatly hampered the adoption of type continuous plate or disc filters in certain areas of the production. industrial filtration, only in that low immersion means a very short cycle of cake formation, with the result that the thin cake deposited on the surfaces of the sectors settles and dries up quickly, but is too thin for being able to be scraped off and quickly discharged from the swollen filter medium from the rotating sectors.
As long as a filter cake does not have a certain thickness of felted or entangled body structure and a certain degree of dryness, it cannot be detached in whole parts, entirely free from the filtering agents, thus leaving the initial filter agent as clear as possible. If it were otherwise, said agent would quickly clog under the effect of the scraping effected by the cake or cake removers and the entire surface of the tray would soon be put out of use.
Compared to these typical continuous plate or disc filters, the present improvement in continuous rotary plate filters, operating by vacuum and pressure, removes the inconvenience which stood in the way of adoption. on a large scale, the filters in question, that is to say that the present improvement makes it possible to give a greater thickness to the cake, with the same level of immersion, or even a lower level, under the same conditions of pressure difference, with the same number of sectors for each plate, for the filtration of materials of the same type.
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One embodiment of the invention, given by way of illustration, is shown in the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a section taken on line 1-1 of Figure 8 showing in elevation a plate or disc formed of segments, in accordance with the invention.
Figure 3 is a similar sectional view of prior apparatus, shown for the purpose of enabling a quick comparison.
Figure 3 is a graph showing the geometric relationship of the strings defining the lateral edges of the chainring segments, according to Figure 1.
Fig. 4 is a graph which shows one method of making two filtrate drainage segments or filter members applicable to the present filter segments,
FIG. 5 is a view, on a larger scale, of a part of the structure which is shown in FIG. 1, showing a form of segment and of fixing device.
Figure 6 is a section taken on line 6-6 of Figure 5.
Figure 7 is a section taken on line 7-7 of Figure 5.
FIG. 8 is a view, partly in plan and partly in horizontal section, of the apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a view similar to that of FIG. 5, showing part in section and part in elevation another form of segment and of fixing device, and,
Figure 10 is a section, on a larger scale, taken on line 10-10 of Figure 9,
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The nature of the present improvement will emerge clearly from a comparative study of Figures 1 and 2, in which the upper or immersion level, represented by the horizontal dotted line "L", of the mixture intended to be subjected to filtration, is identical in the two tanks, 11 and 11 ', of the improved filter, figure 1, and of the standard filter, figure 2.
This means that, in both cases, the immersion level L is at the same distance a below the horizontal line which passes through the center of the rotating central shaft of each filter ,, and that the plates or disks D of the improved system and of the typical system have the same number, ten in this case, of sectors or filter elements, and the same surface area per plate.
As it is important, from the point of view of an efficient operation of the present apparatus, to maintain the normal level of immersion L at. a defined distance a below the center line c, figures 1 and 8 show the means which are employed to achieve this result, In these figures these consist of an overflow pipe 11 'which extends from bottom to top in the tank 11, through an opening with a hermetic seal which is made on the side of the shaft 12 and the upper end of which opens at level L, and which is intended to discharge from the tank, by a manifold 80, excess unfiltered material.
The material can enter the tank 11 through one or more pipes 81, in communication with the tank, below the central shaft and between the trays, there can be only one overflow pipe 11 ", when there is only one tray, or when the apparatus has multiple trays, as in the present case, similar overflow pipes 82 may be placed between the trays, to a uniform level.
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In the sectional views, shown for illustrative purposes in Figures 1 and 3, the central shafts and the plates rotate counterclockwise, as indicated by the curvilinear arrows and e 'on the figures. two trays,
In Figure 2, which shows the typical plate construction in the filter bowl, the rotating filter shaft, and a plate or disc mounted thereon, the plate D 'consists of ten sectors 1' to 10 ' .
As stated above, each shelf element consists of a truncated sector because: a) each sector is delimited, on both sides, by radial spacer rods which, by definition, are essentially shelf spokes rotary, the sectors being, therefore, radially spaced apart. b) The center line b 'of each sector passes through the center of the rotating filter shaft. c) The inner end of each sector is truncated and the radial edges or sides of each sector are of equal length.
Therefore, the geometric center of the surface, G ', of each sector coincides with the radial center line of each sector.
The suction or the differential filtration pressure cannot be applied to the rotating sector 10 ', which has just been freed of its cake, before this sector is completely submerged, i.e. in the state indicated by the position of sector 1 '.
This position of complete immersion is in reality determined by that the upper corner of the sector happens to be firmly and completely submerged in
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the mud bath, that is to say, in practice, to
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about 25 millimeters below the upper surface of the unfiltered mixture, which is referred to here as the immersion level and which is represented by the dotted line L. At the time when this wedge is clearly submerged , the geometric center of the sector portion, G ', of each successive truncated sector is materially submerged along the arc' which is necessarily described by the actual center of the plateau surface.
In the classic example of the construction of a plate and of a typical sector which is represented in FIG. 2, the remainder of the arc that the geometric center G 'of the sector can traverse, as well as its successors, to form a cake or cake , after complete immersion of the corner of sector e 'and before said geometric center emerges from the sludge bath, is 97 degrees. At the different levels of perfect immersion of the bath, below the horizontal center line of the rotating shaft and the truncated top of the plate sectors, this arc of travel is, as previously noted, determined more by the last corner of each submerged sector, than by the real position of the geometric center of the sector surface.
In the improved tray system, which is shown in Figure 1, this is not the case. Here no use is made of actual sector divisions on the circular surface of the plate filter, to constitute each complete plate. Triangular plate segments are used, having both side edges which correspond to lines converging to a point clearly eccentric with respect to the center of the rotary shaft and the plates.
This point is determined to a large extent by the
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situation of the average level L of the unfiltered mixture bath, below the horizontal center line or axis of rotation of the shaft and the plate. The angle of convergence for the converging edges is determined necessarily by the number of sectors in the typical plate and by the number of segments in the present improved plate. This angle is the same for the plates or discs having the same number, n, of sectors or segments, namely 360 each, or 36 degrees n, in the cases shown in Figures 1 and 2.
However, in the typical construction of platters, the 360 degrees n are spaced at equal distances between N true radii of the pan or disc, and in the present construction, the successive 360 degrees are spaced at. equal distances from the assumed mean level L of the unfiltered bath, or from a line substantially parallel to this level, said line necessarily constituting a chord of the plate or disc, rather than a radius or an actual diameter of that -this.
With particular reference to the construction shown in Figure 8, 12 denotes a shaft having annular sections 13, spacers 14, and bearings 15 and 16.
The shaft is provided with ten longitudinal ducts 17, arranged at equal distances from each other around the axis of the shaft and the various sections 13 are held together by means of bolts 18 which pass through a shoulder of the bearing 15 and a cover cap which forms part of the bearing 16. The upper edge of the tank is lined with angles and on those of the latter which are designated by 19 and 20 are fixed surfaces 21 and 22 for the bearings 15 and 16.
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On the bearing 15 is wedged a worm wheel 23 capable of engaging with a worm 23 'to actuate the shaft. speed and rotate it, along with the platter or disc segments S of Figures 1, 3, 5 and 9, in the direction of the curvilinear arrow $. which is shown in Figure 1, which direction, to be more specific, must always be in the direction of convergence of the edges of the segments ,, In this case, the worm wheel 23 is actuated in the opposite direction to . that of the clockwise movement by a motor 83, connected via a speed reducer 84 to the worm 23 '.
The passages 17 extend through a wear plate 24 attached to the end of the bearing 15. Reference numeral 25 denotes a stationary automatic valve which is resiliently held against the wear plate by a compression spring 26 mounted on it. an axis 27. The valve 25 controls the placing in communication of the successive filtrate conduits with the differential filtration pressure,
The filter plates or discs, generally designated by the reference letter D, are supported by the annular sections 13.
The part of the tank 11 in which the trays rise extends uninterruptedly from side to side. the other, while, on the descent side, the tank comprises a separate branch 29 for each filter plate, the branches being separated by spaces 30. On an angle bar 31 which extends along the outer ends. branches are mounted scrapers 32 and 33 for each plate. The loosened cake falls through the spaces 30.
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In the device which is represented in FIG. 5, the annular section 13 is provided with tabs 34 arranged at a point adjacent to each passage 17 and having holes 35 in which the thinned ends of the spokes 36 fixed by nuts 37 are housed. The spokes are equally spaced and are placed in a common plane, perpendicular to the axis of the annular section. These radii form tangents of a concentric circle with respect to the annular section; these tangents, denoted by T in FIG. 3, intersect to delimit a polygon P, also concentric with the annular section.
Between the rods are supported the filter segments S which comprise a frame formed of channels 38, 39 and 40, secured together so as to be introduced between adjacent shelves, the channel 38 resting against the entry shelf. , the channel 40, against the exit radius, and the channel 39 being substantially perpendicular to the channel 38. The channels or U-shaped parts are turned inward and the outer faces of the converging longitudinal channels are slightly grooved in the longitudinal direction, as seen in figure 7, to be able to engage with the spokes.
The frame supports, for the filter medium, bottoms which consist of a number of flat pieces 41 provided with face grooves 42, Figures 6 and 7, which may be perpendicular to the channel 38, as shown. The piece 41, which is adjacent to the channel 39, may be rebated to allow it to fit in the channel, in the manner shown at. Figure 6, leaving a space 44 for the drain-
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is lying.
The ends of the bases are leafed in a similar manner so as to be able to engage in parts 38 and 40 of the frame, leaving spaces 45 for drainage, FIG. 7, which are in communication with the frame. Space 44. As also shown in Figure 7, the edges of the bottoms are tapered between the ribs 42, so that the channels between the latter can open into the flow passages, as indicated at 45.
An outlet neck 46, Figure 5, protrudes from the channel 39 parallel to the entry radius 36 and is intended to abut against a washer 47 provided on a surface 48 of the ring 13 which is perpendicular to the entry radius 36. , The washer surrounds a hole or bore 49, coaxial with the neck 46 and leading into a duct 17, a nipple 50 being crimped in the hole and fitting into the end of the neck 46.
The frame carrying the bottom pieces 41 is covered with a filter member or cloth 51, Each filter segment S is held in position between adjacent spokes, its outlet neck being pressed against a washer 47 by a clamping finger 52 comprising a boss 53 provided with a hole receiving the end of a spoke which is fixed thereto by a nut 54. As can be seen in the drawings, the finger 53 abuts against a separate stud 55, although this may be omitted, if not needed.
The clamping finger, with or without the crampon 55 can be used to hold the parts 41 in the frame in use; but, in order to have a segment which can be handled quickly with a view to re-dressing, the parts are preferably pierced so as to be able to receive
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see a rod 57 which is fixed, by one of its ends, perpendicular to the channel 39, and on the other end of which is screwed a nut 57 'housed in a flat-bottomed orifice enlargement formed in the part extreme outdoor background.
When use is made of rods, such as 36, to hold the improved segments in position on the rotating central shaft so that they can be detached therefrom, these rods are necessarily directed or curved back and forth. , from the direction of rotation to the central shaft, i.e. are purposefully attached to the central shaft on the same line as the successive strings and are, therefore, tangential to a concentric circle relative to the center of the shaft and each filter segment drain hole 46 is also tangential to a circle concentrically disposed with respect to the center of the center shaft, parallel to one of the two converging segment edges, therefore,
parallel to the center line of one of the tangential rods or radii 36 and penetrating in this direction into each filtrate duct 17. These filtrate ducts are, as in the typical construction, spaced at equal distances along a circle which surrounds the central shaft and which is concentric with the center of said shaft.
However, in the present improvement, each branching orifice 49, FIG. 5, communicating with its respective plate segment, is directed, so as to move away from the center of the shaft, at an angle suitable for coming to the end. alignment of segment drain port 46.
Such a tray segment construction and such a tray assembly are purposefully established.
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so as to bring the geometric center of the surface of each segment materially closer to the surface level L of the unfiltered mixture, at the time of complete immersion, than is the case with the typical construction of sectors and of trays. The advantages which are realized with this new modification are appreciable and of great importance from an economic point of view, as will be demonstrated presently.
Since, in the perfected system, the converging side edges of each of the n segments are first determined by the level L of the unfiltered mixture which cuts the strings across the submerged part of the tray in successive positions. of the disc or platter, these successive strings, which form the contours of the segments, are not only tangential to a circle which circumscribes the axis of rotation of the platter, but the interior vertices of successive string triangles describe between their points of successive intersection of a polygon P of n sides, concentric with the axis of rotation of the discs or plates and leaving a space for the passage of the central shaft.
This device is shown in Figure 3 in which the geometric analysis of the disc or platter. ten segments show the intersecting chords.
Although the geometric center of the surface of the present triangular segments is a little closer to the longer of the two converging edges, it is, in all cases, significantly closer to the chord at the level L of the unfiltered mixture, at the time when each segment is completely immersed in this mixture, only with the old system of sectors-type. This will easily be seen by examining Figures 1 and 2.
This advantage is due to the fact that the top of the present triangular segments, ores of the outlet of the
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filtrate 46 of each segment, tilts from front to back of the filtrate duct 17 and that the peripheral curvilinear base Sb of each triangular segment is thus raised and brought closer to the level L of the bath, at the time of the complete immersion of 'any single segment, as is the case with every radial sector in the typical construction. In the present improvement, this raises the entire segment edge Se and, therefore, the geometric center of the segment filter surface G, to bring them closer to the level L of the bath, at the time of complete immersion. .
This is not the case in the old construction in which the complete immersion of the individual sectors of disks or platters depends more on the immersion of the final truncated sector corner of.
In the plate filter of the old system, the action which consists in forcing the edge of the radial sector Se * (see FIG. 2) to come and be placed parai-. It is not possible to achieve parallel to level L of the unfiltered mixture bath, at the time of immersion, without level L being high enough to be on the same plane as, or slightly above, the horizontal line ç passing directly through the center of the rotating shaft and the platen. This would result in two well-defined drawbacks, namely: a) Too large an area of the disc or platter is submerged during cake formation and too small an area remains for dewatering and / or injection washing as well as drainage of the cake deposit increased.
As stated above, continuous filters of this kind require more time for draining and drying the cake on the rotating sectors than
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for the formation of cakes; there are, therefore, more sectors or segments out of immersion than there are that are submerged.
In addition, one and sometimes two sectors must be out of immersion to allow the removal of the cake and are, therefore, inactive with regard to the formation of the cake and the drainage. b) Such a strong immersion of the discs or plates also requires a greater elevation of the scraper 33 ', for the removal of the cake, above the horizontal center line of the rotating shaft and the discs, in order to to prevent unfiltered mixture from overflowing from the tank at the lower ends of these scrapers, where they slope towards the central shaft. This rise, in turn, decreases the non-submerged disc area, and hence both the area and the time required for washing and / or drainage and drying as well as cake discharge.
In other words, such a high level of immersion is clearly detrimental to the operation of filters of this kind.
The disc or plate system which is the object of the invention results in allowing the geometric center of the surface of each completely immersed disc to travel a longer immersion arc, during the formation of the cake, than in the old system, without having to resort to such a great immersion of the disc. As noted above and retorted herein, the immersion level is, in the present system, purposely maintained well below the horizontal center line of the disc or platen and the central tree.
In the example of the present system which is represented in FIG. 1, the
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geometric center of segment surface traverses an arc of 1200, in the state of immersion, before leaving the sludge bath. In other words, the average effective distance is, with the improved disk segment, and if 10 disks and the same immersion level are used, more than 25% greater than that of the old system comprising ten disc sectors, besides the stroke and the drainage time of the cake are identical in both cases.
It is hardly necessary to proceed to the graphical analysis of this fact, if one examines, in the two figures 1 and 2, the disc elements 10 and 1 to 4, inclusive; In the improved system, segment 10 is fully brought out of the submerged state and just completes the unloading of the cake, while segments 1, 2, 3 and most of 4 are submerged, while with the typical system which is shown in figure 2, the sector 9 'just completes the discharge of the cake, while the major part of the sector 10' is submerged, but cannot be subjected to filtration, and the sectors l ', 2 ', a major part of 3' and a slight part of 4 'are submerged.
Although every filter begins with a permeable or porous media for intercepting the solids of the cake, and in the filtration literature this media is referred to as the filter base, filter media or media, or septum, the filter media. or filtering agent, for the entire cake formation operation, is made up of this filtering and support member and it is on this that the cake or cake of solid matter is collected. After a short period of time, the cake of accumulated solids
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becomes the real filtering medium or organ. The differential pressure determines the flow of the filtrate along with the settling of the solids in the cake.
The increase in solid deposits and compaction lengthen the empty filtrate channels in the cake and decrease its dimensions below those existing in the unfiltered mixture. This phenomenon does not take long to slow down any new flow of filtrate. This braking or constriction constitutes the resistance offered by the cake to filtration and, in most cases, rapidly exceeds the resistance of the filtration medium and support.
In continuous filters of the kind described here, the initial thickness of the cake and its strength are actually of the greatest importance. Therefore, the present process, which consists in increasing the initial period cake formation, not only will make it possible to obtain a cake that is heavier and of a more uniform thickness than that obtained by a filter 1 discs or plates of the old system, but, as a consequence, will allow, per unit area of the cake. filter medium, to extract from the solids of the cake a greater quantity of filtrate, when it comes to draining or drying materials which, normally, have a fairly high resistance to flow.
In addition to the material advantage of increasing the cake-forming cycle, in filters of this type the present improvement has still other advantages in terms of operation and construction. As has already been demonstrated, the disc or plate filter of the old system requires, to ensure the formation of the cake, a greater immersion depth than the present
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system. In all filters of this type, the point of automatic application of the filtration differential pressure is controlled by an interception bridge placed in the automatic valve, normally fixed, which controls the opening of the successive filtrate conduits, to the end of the central shaft.
As said valve is well known in industrial circles, it has been indicated at 25, without giving details, in Figure 8 of the drawings. With a greater immersion in the bath, the interceptor bridge of this valve can turn clockwise, counterclockwise, and be secured in position so as to allow filtration to s' prime earlier with the level shown in figures 1 and 2. When the immersion in the bath is less than that shown in these figures, the bridge will move in the opposite direction.
Since the complete immersion of any of the sectors of the old filter disc system depends on the immersion of the wedge of each sector, a relatively large increase in the level of immersion L is required to be able to move any material from this corner to the left and thereby save the cake-forming cycle. As has already been pointed out, such an increase in immersion means an abnormal shortening of the drainage time of the cake.
Quite the opposite occurs with the present disc system, because, here, a very slight movement to the left of the pick-up bridge placed in the automatic valve raises the left corner Sc and the geometric center of the surface G of the disc segment or platter 1 submerges completely. It follows that
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the present improved system is less subject to variations in the level of control adopted for general filtration, as is currently practiced.
What is most important in this regard is that the present improved system allows a filter to operate at a lower immersion level and, therefore, with a cake wash arc and /. or longer drainage, out of immersion, than with a disc of the old system comprising an area and an equivalent number of sectors. slow. For example, in the case of materials at. Filtration rather free, the automatic control valve bridge can, with the advanced system, rotate in the opposite direction. that of the movement of the hands of a watch and the geometric center of the surface of segment 1 then descends, in the immersion, to a lower point before its filtrate duct 17 is opened or subjected to the impulse of filtration.
Such a drop means a possible equivalent drop in the level of the sludge in the tank 11, a gain in the drying arc, and, consequently, in the duration of the drainage or the drying. It is obvious that the level L of the bath can only drop by an amount sufficient to ensure complete immersion of the inner ends of the cake-forming segments and there is much more room in this respect with the present construction than. with that of the filter with discs of the old system.
With the same level of immersion and the same number of filter discs, if we place the present triangular segments so that the edge of each segment which is to be immersed is substantially parallel to the level of the sludge which, on its side is tangential to a concentric circle at the center of
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the rotary filter shaft, the distance a ,, below the center line ç, FIG. 1, can be increased within any desired economic limits, while obtaining the best segment surface travel in the submerged state.
Also, in the older construction, shortening the truncated filter disc sectors, to allow the disc to operate at a lower immersion level and with a longer drying arc, requires the removal of a more total disc area, over the entire diameter of the disc, than is the case with the present improved construction. As will be demonstrated hereinafter, the present central shaft system is constructed in such a way that the cast iron rings 13 supporting the segments can be interchangeable and be replaced by others, with a view to decreasing or increasing, if the distance to be desired to ensure complete immersion of the segments.
In the construction of the discs of the old system, the drainage orifice of each sector is necessarily in the center of each of them. Likewise, each sector is held firmly in position on its corresponding filtrate duct 17 ', in the central shaft, by means of two of the radial rods, their spikes and nuts placed on their outer ends. Two radial rods and their clamps are therefore required to secure a sector in position on the central shaft. Referring to Figures 1 and 5 of the drawings, it will be noted that although each disc segment is located between two tangential rods 36 and the rods serve the same purpose as in the old disc or plate filter, it does not There is, in reality, only one rod and its nut 54 to secure each segment in position, in the present system.
This is about
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the rod 36 which is parallel both to the edge 33 of the cake removing scraper and to the center line of the drain pipe 46 of the segment belonging to the single tangential rod in question. The pocket clamp 55 (Figure 5) which serves to prevent the formation of cake on the outermost periphery of the filter disc and usually to seal the ends of the pockets of tissue which are most often used to cover each segment, same as the segment stud 52, may constitute separate parts, as in the old construction.
However, in the improved system, the two studs 52 and 55 belonging to each individual segment are tightened and secured in position by tightening the single nut 54 belonging to the tangential rod which parallelizes the center line of the pipe. outlet 46 of the filtrate of each individual segment thus subjected. Each outlet duct 46 fits freely on a mason 50, fixed in the filtrate connection port 49, leading to the filtrate collector 17 of the central shaft and is secured against a washer 47 by means of the nut tangential shank 54 and studs 52 and 55. If desired, the sector and pocket studs 52 and 55 can be made integral with each other in the present improved system.
Advanced disc segments can be constructed from the same materials that are used in typical filters. The filter medium is usually made of a strong, relatively porous fabric formed of various organic, metallic or mineral fiber materials.
These fabrics must, in all cases, be supported by the very structure of the sectors, which must be rigid and include
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the filtrate drainage channels and conduits to guide the filtered liquid, with the minimum resistance to flow, to the filtrate outlet ports 46 and conduits 17, Whether the support structure of the filter medium, fluted or grooved in any other way, either in metal, in plastic, or in corrugated wood, mounted in a frame suitable for assembling the sectors, it is nonetheless true that these permanent parts and their exchangeable mounts are, in the present improved system, more economical in construction than those of the old system.
To realize this, it suffices to examine figure 4 which shows a diagram of the basic shape of two pieces of fabric or material used, either as a permanent bottom of sector drainage, under the filtering medium, or to constitute the medium. filtering itself. The two pieces and V, forming the truncated triangular segments, are formed from a piece of fabric with diagonal R, wasting the minimum of material. When it is necessary to make use of fluted wooden strips, a certain number of them, of identical length, will be placed side by side, so as to. form the complete rectangle of figure 4, the grooves of which will extend horizontally or vertically, then cut at an angle, as indicated by the dotted line R, to form the desired bottom of two disc segments.
The same will apply to the cut or size of the fabric constituting the filter medium, in typical fabric widths. The outer edge of each segment may be established so as to be perfectly straight, as indicated by the dotted line of segment 8 in Figure 3, or else curvilinear, i.e. in the form of an arc. well circular,
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as against the rest of the disc segments in this figure and in figure 1.
Due to the fact that the tangential rods of the present improvement, as shown in figure 5, are necessarily parallel to each drain channel or pipe 46 of the segment, they can also be located on the same line as the center line of said duct. drainage system, as seen in Figure 9. This construction slightly increases the total filter area of each fully assembled disc or plate and allows, in a safe manner, not only the use of a tangential rod to firmly secure each segment in position on the center shaft, but, most importantly, allows any individual segment of the complete disc to be removed and replaced, by simply unscrewing a single piece which may be separate of the stem,
as in Figure 5, or form one body with this rod, as in Figure 9. We can then remove any segment, and replace it with a freshly trimmed segment, without even having to loosen the nuts of any one. adjacent segments.
After replacing, the nut belonging to the segment which has been replaced will be tightened again. This way of operating is not possible with the disc filter of the old system in which, as mentioned above, two neighboring radial rods and their nuts are necessary to secure an intermediate sector in position on the central shaft.
In the device of Figures 9 and 10, the spokes 58 of the filter segments themselves serve as drainage conduits and are, for this purpose, formed by lengths of pipe. The annular piece 59, which
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corresponds to the annular part 13 described above, has openings 60 which form part of the filtrate ducts of the shaft. Externally at the openings 60, the ring 59 is provided with a flat shoulder 61 in the planes tangent to a common circle concentric with the ring.
This is provided with holes 62 perpendicular to the edges 61 and opening into openings 60. The ring is provided, on the same axis as the holes 62, with smaller tapped holes 63, provided on the sides opposite the holes. 60. In the outer ends of the holes 62 are crimped centering nipples 64 surrounded by washers 65. The nipples fit into the inner ends of the spokes 58, the internal edges of the latter being perpendicular to the axes of the spokes, to come in contact with washers 65.
Metal sleeves 66, through which rods 67 pass, arranged on the same axis as the spokes and the nipples, are screwed, welded or brazed into the outer end of the spokes 58, each of these rods having a threaded pointed end, susceptible to engage in a hole 63 and having a polygonal head 68, by means of which the rod can be clamped and which abuts against a spark plug washer 68 'mounted on the sleeve 66 by pressing the end. internal moth of the spoke against the washer 65. The tubular spoke 58 and the nipple 64 have the desired dimensions to leave ample flow space around the rod 67 and, for the same purpose, the openings 60 may be square hole, as shown.
A channel 69, in communication with a mortise opening 70 of the tube 58, is attached to each tubular spoke, perpendicular thereto. To channel 69 is added a channel 71, grooved slightly in the direction
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longitudinal, as indicated at 72, Fig. 10, and intended to bear along and against the radius of the next segment, when the spoke to which it is associated is secured in position. The bottom pieces 73 are fixed in the frame constituted by the pipe and the channels, in the same way as in the first embodiment and, although only one of these pieces has been shown as being fluted, it is obvious that all are.
This type of segment construction also makes it possible to give a curvilinear shape, that is to say a shape similar to that of two concentric circles, in the assembled disc, both at the peripheral outer edge of each segment and its opposite inner edge. This makes it possible to achieve a slight further gain in filter surface area, whatever the diameter of the disc, and, while the converging edges of each segment, in FIG. 5, are of unequal length, these converging edges may, in the construction shown in Figure 9, be of equal length, although the point of convergence is eccentric at the center of the rotating shaft and the filter disc.
In the device which is shown in Figure 9, the filter bag clamp 76 is not necessarily held in its position on the periphery of the segment, but it can be by the separate screw 77, s 'there occurs. With aftermarket segments ensuring a rapid overhaul of a disc filter of this type, it is preferable to adopt this construction, since the spikes can be fitted to the spare parts before it is necessary. replace any segment, saving time when it is necessary to perform a
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replacement like this.
These crampons can be omitted if their use is not necessary,
In the present disc filter system, the attachment of the tangential rods to the central shaft requires a different central shaft construction than that in the old filter system, this difference constituting further construction improvements. In earlier disc construction, the center shaft is usually built of cast iron or other cast metal.
It is usually formed from identical castings bolted together in the longitudinal direction and each central shaft section is bored and tapped to receive two complete discs; However, the bore and the tapping of a disc with 10 sectors requires twenty positions, spaced 18 around the circumference of each piece of cast iron shaft, for the ten radial rods, and 10 orifices opening into the conduits for the filtrate.
In the present improved disc system, the construction of the castings of the central shaft has been designed on the principle that the tangential rods are arranged parallel and / or on the same line as each sector drain pin, so that drilling and tapping of the machine can be carried out in just a number of positions which is half the number indicated above and required by the old disc system, namely ten positions only, spaced 36 from each other, around each cast iron element of the shaft. In the construction which is shown in Figure 5, the holes 35, formed in the tabs 34 of the central shaft, can be drilled, but not
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tapped.
The tangential rods 36 are then folded back, by their inner ends, so as to. come to fit exactly in each hole of the legs, to be screwed on the end and to be fixed on the inner face of the leg by means of a tightening nut 37 which can still be further secured in position by means of a key, if necessary.
The outer nut 54 is then used to removably secure each segment of the disc in pasition. In Figure 9, the rods are purposely made to be removable, as has already been described, and this construction is made possible, because the sleeve 66, the nipple 64 and 1, * end The pointed interior of the rod 67 placed in the threaded hole 63 in the wall of the filtrate duct 60 allows easy centering of the rod and the segment when clamping in position any entire segment in the disc.
In order to provide a simple method of manufacturing the castings constituting the central shaft of the present improved disc filter and to provide more flexibility in fixing a varied number of discs to. a longitudinal central shaft, as well as offering interchangeable disc and segment supports to ensure complete immersion at various levels of the bath, the simple annular castings which are shown in front view of the bath have been imagined. Figures 1, 5 and 9 and in section and side view in Figure 8.
A ring of this kind, or a number of them, is relatively inexpensive to cast and certainly less expensive to finish, either individually or in series, than in a filter discs of the old system in which this kind of
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construction is absent.
In such castings, only the holes 17 for the filtrate need to be drilled, which may be circular or square, as shown in Figures 5 and 9. The holes for the segment drainage nipples are both drilled and tapped, in one construction as in the other. However, these drilling and tapping operations are only performed after any desired number of annular castings have been machined on both sides and internally, to enable them to perfectly match the flanges of the intermediate spacers 14 of Figure 8 which are employed in the final assembly.
After this machining of the rings, several of the latter are temporarily bolted or secured together by means of studs in series of pitched positions, after which the parts of the whole series are machined at the places reserved both for the sector nipples and their washers (and at the shoulders of the tangential rods 36, figure 5) drilled, both for the tangential rods and the nipples, and tapped, when necessary in ten different positions of 36 degrees or 360 n degrees (depending on the number n, of segments) as already indicated.
This has the result not only of facilitating the drilling and tapping operations, but also of allowing a more precise alignment of the segments than in the filters of the old system, in all cases where the disc filters of this genus must be provided with several discs or when it comes to manufacturing several disc filters of typical dimensions. ,
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This central shaft construction mode requires slot spacers 14, Figure 8, whenever more than one disc is mounted on a common shaft, i.e. there is none. in a single disk filter, than there is in a filter to. two discs, two in a three-disc filter, and so on.
These cast iron spacers and the segment support rings are fitted with washers and are bolted together using longitudinal tie rods 18 (Figure 8) passing through holes in the annular sections to form the rotating central shaft. finished.
In figure 8, the left part of the central shaft assembled together with the segment support rings 13 and the intermediate cast iron spacers 14 are shown in horizontal section (plan view) taken by the horizontal center line. of FIG. 1. The longitudinal tie rods 18 are then visible inside the shaft. They are attached, at the control end, to the cast iron part 15 of the filter and bolted to the cast iron bearing of the opposite end 16, so that all shaft sections are firmly secured together.
Usually, the cast iron part 15 at the end through which the control is made is an extension of the filter shaft containing the filtrate conduits in a circle, concentric with the axis of rotation, smaller than in the part of the filter. disk holder of the shaft itself. The opposite end of the rotating central shaft can also be provided with an automatic valve, if a cala is required.
Two discs D are also shown, in the position in which they are spaced apart from each other, on the annular castings 13, at the right end of the shaft.
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filter 12 and, on the extensions 29 of the tank, are shown the scraper 32 and 33 for removing the cake, intended to serve each disc individually and to allow the cake to be unloaded to fall by virtue of gravity, through the space between said tank extensions.
The opposite side part of the tank 11 receives all the discs and contains, together with the extensions 29, the unfiltered mixing bath.
Since the annular sector castings of cast iron are lacking in the disc filter of the old system, filters of this type, having one, three, five, or any odd number of discs, require cast parts of central shaft different from those which are customary to use ran with filters which have an even number of discs, or at least one piece of cast iron of unnecessary length in all cases where an odd number of discs may be required when cast iron shaft sections are intended to accommodate an even number of discs.
Because of this, said old system filters are usually provided with castings long enough to accommodate a minimum of two discs. The improved system therefore provides greater flexibility in the manufacture of multi-disc drives. - ples and in the reciprocal spacing of the discs along the rotating shaft. This ratio will be varied by simply varying the length of the intermediate cast iron spacers in different sizes and types of vacuum or pressure filter elements. The annular pieces of cast iron which hold the disc then become uniformly the same for all types of filters in which each disc has the same number of segments.
However, as it was
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said previously, these annular cast iron parts can be exchanged for others so as to ensure complete initial immersion of the segments and a maximum of travel of the geometric center of the surface of each segment, in the submerged state. different levels L of the bath (figure 1), below the axis of rotation of the rotary shaft and of the assembled filter disc.
Tangential radii are preferred in all cases where a relatively permanent filter medium or septum cannot be employed. In the drainage of most chemical precipitates and suspended solids in liquids containing solutes which tend to become embedded in the filter medium and make it very resistant to filtrate flow, it should be changed frequently. the septum or wash it with acid. It is then desirable to have spare segments with fresh media or filter member packings which can be quickly substituted for segments with deteriorated packings.
Therefore, all segments can not only be replaced independently of each other, but are of the same construction and nature to be interchangeable. Tangential radii are an important aid in these filter packing operations.
However, in the case where the packings can be made of a wire mesh, or other durable material, and are used for filtration in which there is virtually no encrustation, the segments can be used for a period of time. years, or even more, without the need to replace them frequently. In such cases, the use of true rods can be dispensed with.
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The tangential rings and the individual segments can be simply bolted to the annular cast iron parts of the central shaft by means of flanges provided on the filtrate drainage pipes and short captives or cap screws can be used for this purpose.
This means of connecting, so as to be able to detach them therefrom, the individual segments their respective filtrate conduits which the shaft comprises, in the castings, and / or the central shaft provided with ori.- fices, does not modify in no way the essential form and purpose of the present segments, nor their position relative to the central shaft and the unfiltered mixing bath.
CLAIMS
1 - A filtration apparatus characterized in that it comprises a rotating shaft comprising a number of filtrate conduits disposed longitudinally around its axis, a number of filter elements having substantially equal triangular surfaces comprising lateral surfaces of filtering, these filter elements being arranged around the shaft and fixed in a removable manner so as to constitute a filter disc, the lateral ridges of each disc element being arranged on lines which converge. gent inward from the perimeter of the disc and are tangent to a concentric circle some distance from the axis of the shaft, and a drainage connection between each of the disc elements and one of the filtrate conduits.
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