Filtre-presse à marche continue
Les filtres-presse utilisés notamment dans l'industrie céramique, les sucreries, les distilleries, etc., comportent normalement un récipient vertical en tôle perforée garni de toile dans lequel on fait arriver, sous une pression convenable, les matières à filtrer, le liquide s'écoulant à travers la toile filtrante et la matière solide, plus ou moins sèche, étant recueillie dans le récipient.
Ces filtres-presse ne peuvent fonctionner qu'en cycle discontinu; ils exigent après chaque opération un démontage complet pour l'enlèvement du gâteau de matière sèche qui s'est formé à l'intérieur du récipient en tôle perforée.
La présente invention a pour objet un filtrepresse à marche continue et comportant, à cet effet, un récipient de forme allongée, horizontal et de révolution, des moyens pour introduire à une pression relativement élevée ladite matière à filtrer à une extrémité dudit récipient, au moins une paroi perforée à travers laquelle les éléments fluides de la matière à filtrer peuvent s'échapper après filtration, des moyens pour évacuer ces éléments fluides, et une sortie à l'autre extrémité du récipient pour l'évacuation du gâteau formé par la matière solide contenue dans la matière à filtrer privée de ses éléments fluides.
Dans une forme d'exécution particulière du filtrepresse la matière à filtrer arrive dans un espace annul aire compris entre le récipient de forme allongée cylindrique en tôle pleine, et un cylindre intérieur en tôle perforée, garni d'une toile filtrante; le liquide filtré etant alors recueilli à l'intérieur du cylindre en tôle perforée, des moyens étant disposés pour limiter la vitesse de passage du gâteau de matière solide entre les deux cylindres intérieur et extérieur; ces moyens peuvent consister soit en un clapet fermant l'extrémité de sortie du filtre-presse et soumis à une force prédéterminée s'opposant à son ouverture, soit en une forme des récipients extérieur et intérieur telle que la surface annulaire de passage offerte au gâteau de matière solide diminue d'amont en aval.
Toujours dans une forme d'exécution particulière, des moyens sont prévus dans la partie amont du récipient pour limiter et maintenir constante l'épaisseur du gâteau qui se forme contre la surface filtrante ; ils peuvent consister en au moins une surface hélicoïdale à très grand pas, et agissant comme un racloir, animée d'un mouvement de rotation autour de son axe, et dont les bords sont à une distance appropriée de la surface filtrante.
Dans une autre forme d'exécution, des moyens peuvent être prévus pour faire avancer et pour évacuer le gâteau dans la partie aval du récipient ils peuvent consister en une surface hélicoïdale concentrique au récipient de forme allongée de pas relativement faible, et tournant autour de son axe; le pas de cette surface hélicoïdale peut diminuer d'amont en aval.
De même des moyens peuvent être prévus pour mélanger dans la partie centrale du récipient les portions de gâteau détachées de la surface filtrante avec la matière non encore filtrée, de façon à amener constamment au voisinage de la surface filtrante des quantités de matière non encore filtrée ; ils peuvent consister dans la combinaison des moyens précités pour détacher de la surface filtrante les portions de gâteau qui excèdent une épaisseur prédéterminée, avec une surface hélicoïdale, concentrique au récipient de forme allongée disposée à une plus grande distance de la surface filtrante, et tournant autour de son axe.
Les creux de cette surface hélicoïdale peuvent être arrondis pour repousser constamment la matière à filtrer vers la surface filtrante, tout en la faisant avancer dans le récipient.
Enfin des moyens peuvent être prévus au voisinage de la surface filtrante pour chauffer la matière à filtrer ou pour y introduire par injection un liquide ou une vapeur.
Le dessin annexé montre à titre d'exemple, deux formes d'exécution du filtre-presse faisant l'objet de la présente invention, et des variantes.
La fig. 1 montre en coupe longitudinale une première forme d'exécution constituée par un filtrepresse cylindrique.
La fig. 2 est une vue analogue d'un filtre-presse conique constituant une variante.
La fig. 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie d'un ensemble filtrant.
Les fig. 4 et 5 sont des vues en coupe longitudinale de la partie amont et de la partie aval d'une deuxième forme d'exécution.
La fig. 6 montre une variante.
La fig. 7 est une vue développée de la surface intérieure de l'enveloppe extérieure.
La fig. 8 est une vue en coupe d'une surface hé hélicoïdale.
La forme d'exécution du filtre-presse représentée à la fig. 1 comporte un récipient cylindrique extérieur 1 en tôle, et un cylindre intérieur constitué par une surface cylindrique 2 comportant des perforations 3 et des rainures longitudinales 4, entouré d'une toile filtrante S ; ce cylindre intérieur est obturé par un fond 6 à son extrémité amont et un fond 7 à son extrémité aval; une canalisation 8 permet l'évacuation du liquide pénétrant dans ce cylindre intérieur 2.
L'extrémité aval du cylindre extérieur 1 est obturée par un clapet 9, pivotant autour d'un axe 10 et soumis à l'action de contrepoids 11, dont la position est réglable grâce au filetage 12 de l'axe sur lequel ils sont montés ; en amont du filtre-presse sont disposés une trémie d'alimentation 13 et un piston 14 destinés à fournir la pression désirée.
La matière introduite par la trémie 13 passe sous pression entre les cylindres extérieur 1 et intérieur 2; le liquide contenu dans la matière s'échappe progressivement à travers les orifices 3 de la tôle perforée 2 ; la matière solide s'accumule dans la partie aval du récipient et, une fois le gâteau formé, elle ne peut s'échapper par le clapet 9 tant que la pression à laquelle elle est soumise ne dépasse pas celle des contrepoids 11.
Dans la variante d'exécution représentée à la fig.
2, dans laquelle les mêmes numéros de référence ont été utilisés pour désigner les éléments équivalents, le récipient extérieur 15 est conique, de même que le récipient intérieur 16, le premier étant toujours constitué par une tôle pleine et le second par une tôle comportant les perforations 3 et les rainures longitudinales 4.
La conicité des récipients extérieur 15 et intérieur 16 peut être la même, la réduction d'amont en aval de la surface annulaire assurant à elle seule une pression croissante; on peut également prévoir des conicités différentes pour les récipients extérieur 15 et intérieur 16, un coulissement axial du récipient intérieur 16 par rapport au récipient extérieur 15 assurant une augmentation ou une diminution de la pression de la matière à filtrer suivant qu'il a lieu vers l'aval ou vers l'amont.
Le récipient intérieur est obturé comme précédemment par des fonds 6 et 7 et comporte une canalisation 8 pour l'évacuation du liquide filtré; il est prévu, comme précédemment, une trémie d'alimentation 13 et un piston 14.
Dans ce cas, une ouverture libre 17 à l'extrémité du récipient extérieur 15 permet l'évacuation de la matière solide après filtrage; un galbe approprié est donné à l'extrémité 18 de ce récipient.
La forme d'exécution du filtre représentée aux fig. 4 et 5 est constituée par un récipient cylindrique 21 prolongé par une surface conique 22 comportant un orifice 30 fermé par un clapet 23 solidaire d'un bras de levier 24 auquel peuvent être accrochés, dans des perforations 25, des poids permettant d'obtenir, dans le filtre-presse, la pression désirée.
La surface intérieure du récipient 21 comporte une rainure hélicoïdale 26 au fond de laquelle débouchent des perforations radiales 27 régulièrement espacées ; contre cette surface est appliquée une plaque filtrante 28 qui peut être métallique ou constituée par une toile de matière appropriée.
La matière à filtrer est introduite sous pression en amont, à travers une ouverture 19, et s'échappe en aval, à travers l'ouverture 30, en soulevant le clapet 23.
Un arbre 31 est monté rotatif dans l'axe du récipient 21 ; une première vis hélicoïdale, solidaire en rotation de l'axe 31, comporte une partie externe 32, laissant un petit intervalle avec la surface intérieure du récipient 21, et une partie interne 35, réunies de place en place par des pièces de liaison non représentées et laissant entre elles un espace libre 36 à travers lequel peut passer la matière à filtrer.
Une autre vis hélicoïdale 37, de même pas, solidaire de l'axe 31, a une dimension radiale telle qu'elle laisse un espace libre entre son bord extérieur et la surface intérieure du récipient 21.
On conçoit de la sorte que les portions de gâteau qui sont détachées de la surface intérieure du récipient 21 par la partie externe 32 de la première vis hélicoïdale et qui passent, en revenant vers le centre, à travers les lumières 36 de ladite vis hélicoïdale, sont ensuite reprises par la deuxième vis hélicoïdale 37 à laquelle elles ne peuvent échapper qu'en se déplaçant vers la périphérie; tout l'ensemble de la matière à filtrer est donc soumis continuellement, en même temps qu'au mouvement d'avance général d'amont en aval, à un mouvement de déplacement alternatif de la périphérie vers le centre, et vice versa, ce qui assure un excellent malaxage, une grande homogénéisation et, de ce fait, un filtrage très régulier, susceptible d'être très poussé.
Le pas des deux vis hélicoïdales, qui se maintient tout d'abord à une valeur déterminée a, diminue ensuite à la valeur b, puis à la valeur c ; la lumière 36 qui sépare les parties extérieure 32 et intérieure 35 de la première vis hélicoïdale se termine en 38 parallèlement, la dimension radiale de la deuxième vis hélicoïdale 37 diminue à partir de la même zone, comme on peut le voir notamment en 39, pour finir par disparaître complètement.
La pression de la matière à filtrer à son entrée dans le filtre-presse, la vitesse de rotation des surfaces hélicoïdales, leur nombre et leur pas, les sections de passage dans le filtre-presse des matières à filtrer, l'épaisseur de la couche filtrante de gâteau sur la surface filtrante, les sections de passage du liquide filtré, peuvent varier suivant la matière à filtrer.
Dans la variante représentée à la fig. 6, la surface intérieure cylindrique filtrante 41 est percée d'orifices radiaux 42 et pourvue de rainures longitudinales 43 ; elle est entourée d'une toile filtrante 44 un épaulement 45 est fixé par des boulons 46 sur une pièce cylindrique 47, montée sur un bâti 49 lui-même supporté par un châssis 50 muni de roues 51 portées par des rails 52 ; ce châssis 50 comporte lui-même des rails 53 sur lesquels roulent les roues 54 d'un bâti 55-56 d'un récipient extérieur conique 48 ; de la sorte, après enlèvement de boulons 77, on peut faire coulisser le bâti 55-56 par rapport au bâti 49 et dégager les surfaces filtrantes 41 à 44 pour leur nettoyage éventuel.
Le récipient extérieur conique 48 est entraîné en rotation autour de son axe par un moteur 57, un réducteur 58 et un pignon d'entraînement 59.
Comme on peut le voir sur la fig. 7, la surface intérieure du récipient 48 comporte dans le premier tiers des secteurs de surface hélicoïdale 60 et 61
se recouvrant, séparés par des surfaces hélicoïdales
62 ; alors que les secteurs de surfaces hélicoïdales
60 et 61 ont leur bord au voisinage immédiat de la
surface filtrante 44, pour en détacher les quantités
de gâteau qui se déposent contre elle, au-delÅa d'une
épaisseur prédéterminée, les surfaces hélicoïdales 62
ont une hauteur notablement moindre, comme on
peut le voir sur la fig. 8 qui montre, en outre, que
le fond des creux séparant des surfaces hélicoïdales
est arrondi.
Dans la partie centrale du filtre-presse, les sur
faces hélicoïdales 63 sont en nombre moindre et à pas plus faible; leur bord est au voisinage immédiat de-la surface filtrante.
Dans le tiers aval du filtre-presse le nombre et le pas des surfaces hélicoïdales 64 est encore diminué.
Le récipient 48 est fermé à son extrémité aval par une partie conique 65 raccordée à une partie cy lindrique 66 guidée par un palier 67 avec interposition de joints 68.
La surface filtrante 41 se prolonge par une surface conique 69 et une surface cylindrique 70 terminée par une pointe 71.
Un obturateur 72 de forme correspondante comporte un orifice central 73 ; des moyens, non représentés, permettent de le faire coulisser axialement pour obturer plus ou moins la sortie du gâteau.
Le liquide à filtrer pénètre sous pression dans le filtre-presse par une canalisation 78.
Le fluide filtré qui a pénétré dans le filtre cylindrique 41 peut s'échapper par gravité à travers un orifice inférieur 74 ; on peut également, si on le désire, obturer l'orifice 74 et utiliser un orifice 75 de la partie supérieure comme orifice d'évacuation si l'on veut laisser du liquide jusqu'à un certain niveau.
Ce liquide peut être chauffé par un serpentin 76 ; on peut également prévoir une chemise extérieure 79 pour chauffer l'ensemble du filtre-presse.
Continuous filter press
The filter presses used in particular in the ceramic industry, sugar refineries, distilleries, etc., normally comprise a vertical container made of perforated sheet metal lined with fabric in which the material to be filtered, the liquid is fed under suitable pressure. flowing through the filter cloth and the solid matter, more or less dry, being collected in the container.
These filter presses can only operate in a discontinuous cycle; they require after each operation a complete disassembly to remove the cake of dry matter which has formed inside the perforated sheet container.
The present invention relates to a continuously operating filter press and comprising, for this purpose, a container of elongated shape, horizontal and of revolution, means for introducing at a relatively high pressure said material to be filtered at one end of said container, at least a perforated wall through which the fluid elements of the material to be filtered can escape after filtration, means for discharging these fluid elements, and an outlet at the other end of the container for discharging the cake formed by the solid material contained in the material to be filtered deprived of its fluid elements.
In a particular embodiment of the filtrpresse, the material to be filtered arrives in an annular space between the container of elongated cylindrical shape made of solid sheet metal, and an inner cylinder of perforated sheet, lined with a filter cloth; the filtered liquid then being collected inside the perforated sheet cylinder, means being arranged to limit the speed of passage of the cake of solid material between the two inner and outer cylinders; these means may consist either of a valve closing the outlet end of the filter press and subjected to a predetermined force opposing its opening, or of a shape of the outer and inner receptacles such as the annular passage surface offered to the cake of solid matter decreases from upstream to downstream.
Still in a particular embodiment, means are provided in the upstream part of the container to limit and maintain constant the thickness of the cake which forms against the filtering surface; they can consist of at least one helical surface with a very large pitch, and acting like a scraper, animated by a movement of rotation about its axis, and whose edges are at an appropriate distance from the filtering surface.
In another embodiment, means may be provided for advancing and for discharging the cake in the downstream part of the container, they may consist of a helical surface concentric with the container of elongated shape of relatively small pitch, and rotating around its axis; the pitch of this helical surface may decrease from upstream to downstream.
Likewise, means can be provided for mixing in the central part of the receptacle the portions of cake detached from the filtering surface with the material not yet filtered, so as to constantly bring to the vicinity of the filter surface quantities of material not yet filtered; they can consist of the combination of the aforementioned means for detaching from the filtering surface the portions of cake which exceed a predetermined thickness, with a helical surface, concentric with the container of elongated shape disposed at a greater distance from the filtering surface, and rotating around of its axis.
The recesses of this helical surface can be rounded to constantly push the material to be filtered towards the filter surface, while at the same time advancing it in the container.
Finally, means can be provided in the vicinity of the filtering surface to heat the material to be filtered or to introduce therein by injection a liquid or a vapor.
The appended drawing shows, by way of example, two embodiments of the filter press forming the subject of the present invention, and variants.
Fig. 1 shows in longitudinal section a first embodiment consisting of a cylindrical filterpress.
Fig. 2 is a similar view of a conical filter press constituting an alternative.
Fig. 3 is a view on a larger scale of part of a filter assembly.
Figs. 4 and 5 are views in longitudinal section of the upstream part and of the downstream part of a second embodiment.
Fig. 6 shows a variant.
Fig. 7 is a developed view of the inner surface of the outer shell.
Fig. 8 is a sectional view of a helical surface.
The embodiment of the filter press shown in FIG. 1 comprises an outer cylindrical container 1 made of sheet metal, and an inner cylinder consisting of a cylindrical surface 2 comprising perforations 3 and longitudinal grooves 4, surrounded by a filter cloth S; this inner cylinder is closed off by a bottom 6 at its upstream end and a bottom 7 at its downstream end; a pipe 8 allows the evacuation of the liquid entering this inner cylinder 2.
The downstream end of the outer cylinder 1 is closed by a valve 9, pivoting about an axis 10 and subjected to the action of counterweight 11, the position of which is adjustable thanks to the thread 12 of the axis on which they are mounted. ; upstream of the filter press are arranged a feed hopper 13 and a piston 14 intended to supply the desired pressure.
The material introduced through the hopper 13 passes under pressure between the outer 1 and inner 2 cylinders; the liquid contained in the material gradually escapes through the orifices 3 of the perforated sheet 2; the solid matter accumulates in the downstream part of the container and, once the cake has been formed, it cannot escape through the valve 9 as long as the pressure to which it is subjected does not exceed that of the counterweights 11.
In the variant embodiment shown in FIG.
2, in which the same reference numbers have been used to designate the equivalent elements, the outer container 15 is conical, as is the inner container 16, the first always consisting of a solid sheet and the second of a sheet comprising the perforations 3 and longitudinal grooves 4.
The taper of the outer 15 and inner 16 receptacles may be the same, the reduction from upstream to downstream of the annular surface alone ensuring increasing pressure; it is also possible to provide different conicities for the outer 15 and inner 16 containers, axial sliding of the inner container 16 with respect to the outer container 15 ensuring an increase or a decrease in the pressure of the material to be filtered according to whether it takes place towards downstream or upstream.
The inner receptacle is closed as above by funds 6 and 7 and comprises a pipe 8 for the evacuation of the filtered liquid; as before, there is provided a feed hopper 13 and a piston 14.
In this case, a free opening 17 at the end of the outer container 15 allows the evacuation of the solid material after filtering; an appropriate curve is given to the end 18 of this container.
The embodiment of the filter shown in FIGS. 4 and 5 consists of a cylindrical container 21 extended by a conical surface 22 comprising an orifice 30 closed by a valve 23 integral with a lever arm 24 to which can be attached, in perforations 25, weights making it possible to obtain, in the filter press, the desired pressure.
The interior surface of the container 21 comprises a helical groove 26 at the bottom of which open radial perforations 27 regularly spaced; against this surface is applied a filter plate 28 which may be metallic or constituted by a cloth of suitable material.
The material to be filtered is introduced under pressure upstream, through an opening 19, and escapes downstream, through the opening 30, by lifting the valve 23.
A shaft 31 is rotatably mounted in the axis of the container 21; a first helical screw, integral in rotation with the axis 31, comprises an external part 32, leaving a small gap with the internal surface of the container 21, and an internal part 35, joined from place to place by connecting pieces not shown and leaving between them a free space 36 through which the material to be filtered can pass.
Another helical screw 37, of the same pitch, integral with the axis 31, has a radial dimension such that it leaves a free space between its outer edge and the inner surface of the container 21.
It is thus conceived that the portions of cake which are detached from the internal surface of the container 21 by the external part 32 of the first helical screw and which pass, returning towards the center, through the slots 36 of said helical screw, are then taken up by the second helical screw 37 from which they can only escape by moving towards the periphery; all of the material to be filtered is therefore subjected continuously, at the same time as the general forward movement from upstream to downstream, to a movement of reciprocating displacement from the periphery to the center, and vice versa, which ensures excellent mixing, great homogenization and, therefore, very regular filtering, which may be very thorough.
The pitch of the two helical screws, which is maintained first of all at a determined value a, then decreases to the value b, then to the value c; the aperture 36 which separates the outer 32 and inner 35 parts of the first helical screw ends at 38 parallel, the radial dimension of the second helical screw 37 decreases from the same zone, as can be seen in particular at 39, for eventually disappear completely.
The pressure of the material to be filtered as it enters the filter press, the speed of rotation of the helical surfaces, their number and pitch, the sections of passage through the filter press of the material to be filtered, the thickness of the layer filter cake on the filter surface, the passage sections of the filtered liquid may vary depending on the material to be filtered.
In the variant shown in FIG. 6, the internal cylindrical filtering surface 41 is pierced with radial orifices 42 and provided with longitudinal grooves 43; it is surrounded by a filter cloth 44 a shoulder 45 is fixed by bolts 46 on a cylindrical part 47, mounted on a frame 49 which is itself supported by a frame 50 provided with wheels 51 carried by rails 52; this frame 50 itself comprises rails 53 on which roll the wheels 54 of a frame 55-56 of a conical outer container 48; in this way, after the bolts 77 have been removed, the frame 55-56 can be slid relative to the frame 49 and the filtering surfaces 41 to 44 released for possible cleaning.
The conical outer container 48 is driven in rotation about its axis by a motor 57, a reduction gear 58 and a drive pinion 59.
As can be seen in fig. 7, the interior surface of the container 48 comprises in the first third of the helical surface sectors 60 and 61
overlapping, separated by helical surfaces
62; while the sectors of helical surfaces
60 and 61 have their edge in the immediate vicinity of the
filtering surface 44, to detach the quantities
cake that fall against it, beyond a
predetermined thickness, helical surfaces 62
have a significantly lower height, as we
can see it in fig. 8 which shows, moreover, that
the bottom of the hollows separating the helical surfaces
is rounded.
In the central part of the filter press, the
helical faces 63 are fewer in number and at lower pitch; their edge is in the immediate vicinity of the filtering surface.
In the downstream third of the filter press the number and the pitch of the helical surfaces 64 is further reduced.
The container 48 is closed at its downstream end by a conical part 65 connected to a cylindrical part 66 guided by a bearing 67 with interposition of seals 68.
The filtering surface 41 is extended by a conical surface 69 and a cylindrical surface 70 terminated by a point 71.
A shutter 72 of corresponding shape has a central orifice 73; means, not shown, allow it to slide axially in order to more or less block the outlet of the cake.
The liquid to be filtered enters the filter press under pressure through a pipe 78.
The filtered fluid which has entered the cylindrical filter 41 can escape by gravity through a lower orifice 74; it is also possible, if desired, to close the orifice 74 and use an orifice 75 of the upper part as a discharge orifice if it is desired to leave liquid up to a certain level.
This liquid can be heated by a coil 76; one can also provide an outer jacket 79 to heat the entire filter press.