La présente invention concerne un dispositif et un procédé de co-extraction de liquides filtrés distincts, à disques rotatifs à haute efficience pour l’énergie et pour les transferts.

L’extraction de liquides filtrés est réalisée par séparation liquide/solide et par tamisage moléculaire mettant en œuvre des membranes : ces filtres aux pores de taille submicronique sont implantés dans des modules (enveloppes ou enceintes) développant la surface de filtration et générant les conditions hydrodynamiques en opération.

La présente invention porte sur tous les domaines d’application des technologies membranaires industrielles, en particulier les industries agro-alimentaires, agricoles, pharmaceutiques, cosmétiques, chimiques, pétrolières et gazières et toutes les activités liées aux eaux usées (digestats, lisiers, toute sortes d’effluents) et à l’environnement (station d’épuration, producteurs de biogaz, effluents laitiers, opérateurs et gestionnaires d’immeubles etc).

Plus particulièrement, la présente invention s’adresse aux applications qui sont pénalisées par un coût trop élevé des modules membranaires et/ou par la succession de modules membranaires requis pour obtenir des liquides filtrés distincts et/ou par une consommation énergétique excessive lors de l’utilisation desdits modules membranaires.

Il n’existe aucun système équivalent à la présente invention.

WO 2013/000002 concerne un dispositif pour filtrer des liquides mais ne divulgue pas deux arbres de rotation coaxiaux distincts séparés axialement l’un de l’autre.

EP 2905067 concerne un dispositif de filtration dynamique d’un liquide mais ne divulgue pas deux arbres de rotation coaxiaux distincts séparés axialement l’un de l’autre.

JP H07 289861 concerne un dispositif de rotation et d’agitation de liquides mais ne divulgue pas deux moteurs coaxiaux, ni une évacuation du filtrat (11 A, 1 1 B) par un premier moyen d’évacuation (13A) et par un deuxième moyen d’évacuation (13B) étant localisés sur ledit arbre de rotation à l’extérieur de ladite enceinte. Ce dispositif comprend une partie mélangeur (à gauche) et une partie de filtration (à droite) sortant un filtrat par une sortie (40).

US 2003/0183586 concerne un dispositif de mélange et d’agitation d’un liquide et d’un floculant mais ne divulgue pas un arbre de rotation animé par au-moins un moyen de rotation distinct à chaque extrémité dudit arbre, lesdits moyens de rotation et ledit arbre de rotation étant coaxiaux.

EP 2612701 concerne un dispositif pour filtrer des liquides. Une même membrane, employée sur un même fluide, peut donner des performances différentes dans des modules différents, même à conditions opératoires apparemment identiques. Ceci est dû à la configuration géométrique du module. La présente invention concerne plus particulièrement la géométrie « disque » où un module généralement de forme cylindrique comprend une ou plusieurs séries de disques membranaires.

Ce type de module est équipé d’un moteur extérieur entraînant un arbre pour mettre en rotation les disques membranaires et pour assurer l’évacuation des matières retenues lors de la filtration.

La résistance des pièces mécaniques de l’axe de rotation est limité d’une part par la nécessité d’avoir une partie creuse ayant le diamètre le plus important possible pour permettre l’évacuation du liquide filtré, et d’autre part par le diamètre extérieur qui doit être le plus faible possible pour ne pas diminuer la surface de filtration des disques de filtration creux en rapport avec son diamètre. Ladite résistance mécanique dudit axe de rotation détermine une limite maximale de couple et/ou de la vitesse de rotation des disques, ce qui limite voire rend caduque économiquement la mise en œuvre de ce type de modules dans certaines applications industrielles.

Même à vitesse modérée, la résistance des pièces mécanique de l’axe de rotation détermine aussi un nombre maximal de disques par enveloppe (ou enceinte), limité, ce qui interdit la mise en œuvre de ce type de modules dans certaines applications industrielles.

Un premier problème à résoudre par la présente invention consiste à extraire simultanément d’un même module au moins deux liquides filtrés distincts. Un second problème à résoudre par la présente invention consiste à augmenter la capacité de rotation des disques d’une même enveloppe (ou enceinte), à puissance spécifique consommée constante, et à effectuer un dégoulottage de la capacité d’évacuation des liquides filtrés.

La solution audits problèmes est de démultiplier le nombre de moyens d’entraînements des disques d’une même enveloppe (ou enceinte) et de découpler les groupes de disques membranaires , de sorte que chacun des groupes de disques soit entraîné spécifiquement par l’un desdits moyens de transmission dédié et les évacuations de filtrats obtenus puissent être séparées.

La présente invention consiste à découpler et séparer les évacuations des filtrats obtenus par la filtration à travers chacun des groupes de disques membranaires au moyen d’un obturateur dans l’arbre de rotation creux et/ou au moyen d’une mise en œuvre d’arbres de rotation distincts dans une même enceinte et/ou au moyen de la mise en œuvre de disques membranaires de seuils de coupure distincts dans une même enceinte. Le procédé décrit dans la présente invention consiste à implanter au moins un second moyen de transmission à l’autre extrémité de l’enveloppe (ou enceinte) et à dissocier les disques membranaires en au-moins deux sous-ensembles, portés par au-moins un arbre de rotation, de sorte que chacun des groupes de disques soit entraîné spécifiquement par l’un desdits moyens de transmission dédié.

Les avantages procurés sont :

Il n’est plus nécessaire de mettre en œuvre plusieurs enceintes successives pour obtenir plusieurs filtrats de compositions distinctes (gain de coût d’investissement par simplification). Il n’est plus nécessaire d’attendre l’obtention d’un premier filtrat pour lui appliquer une seconde filtration (gain de temps grâce à la simultanéité).

Il est possible d’obtenir simultanément aux moins deux liquides filtrés distincts à partir d’un même substrat initial (gain de valorisation d’une matière première par fractionnement).

La présente invention concerne un dispositif de filtration comprenant:

au-moins une enceinte (1 ; 1 A, 1 B;1 A, 1 B, 1 C, 1 D) définissant un axe longitudinal, ladite enceinte étant obstruée à chaque extrémité par au-moins une plaque d’étanchéité (2A,2B ;2C,2D),

au-moins un disque de filtration (4) mis en rotation et au-moins un espaceur (10) placé entre chaque disque de filtration (4), ledit espaceur (10) définissant un espace inter-disque (10A),

au-moins un arbre (3 ;3A) de rotation creux mettant en rotation ledit au-moins un disque de filtration (4), ledit arbre possédant au-moins une lumière (33) adaptée pour recueillir du filtrat (1 1A,1 1 B),

ledit disque de filtration (4) et ledit espaceur (10) étant disposés sur ledit au-moins un arbre de rotation (3 ;3A,3B) à l’intérieur de ladite enceinte (1 ; 1 A, 1 B; 1 A, 1 B, 1 C, 1 D),

caractérisé en ce que ladite enceinte (1 ; 1 A, 1 B; 1 A, 1 B, 1 C, 1 D) est traversée par ledit au-moins un arbre (3 ;3A) de rotation, et ledit arbre (3;3A) de rotation étant animé par au-moins un moyen de rotation (5,5A,5B,5C) distinct à au-moins une des extrémités dudit arbre, lesdits moyens de rotation et ledit arbre de rotation étant coaxiaux, et en ce que le dispositif comprend au-moins deux moyens d’évacuation distincts (13A,13B) du filtrat (11 A, 1 1 B), lesdits moyens d’évacuation étant localisés sur ledit arbre de rotation à l’extérieur de ladite enceinte.

De préférence, au moins une lumière (33) permet l’écoulement depuis l’espaceur (10) jusqu’à l’intérieur de l’arbre.

De préférence, si un seul arbre (3;3A) de rotation est présent à l’intérieur de ladite enceinte, un obturateur (15) est placé à l’intérieur dudit arbre de rotation séparant ledit arbre de rotation en deux parties distinctes (30A,30B), chaque partie distincte évacuant un filtrat différent (1 1 A, 1 1 B) dans des directions opposées, ledit obturateur étant adapté pour éviter que les différents filtrats se mélangent.

De préférence, chaque partie distincte (30A,30B) dudit arbre de rotation possède au-moins une de ladite lumière (33) adaptée pour conduire du filtrat (1 1A,1 1 B) depuis l’espaceur (10) vers l’intérieur dudit arbre de rotation.

De préférence, les deux parties distinctes (30A,30B) sont chacune délimitées d’une part par un moyen d’évacuation (13A,13B) du filtrat (1 1A,1 1 B) et d’autre part par l’obturateur (15).

De préférence, les deux parties distinctes (30A,30B) sont chacune de dimension (longueur, section, diamètre) identique ou différente en fonction de la localisation de l’obturateur (15) à l’intérieur de l’arbre de rotation.

De préférence, si un seul arbre (3;3A) de rotation est présent à l’intérieur de ladite enceinte, la récupération du filtrat (1 1 A, 1 1 B) est effectuée dans deux parties distinctes (30A,30B) dudit arbre de rotation, chaque partie distincte évacuant un filtrat différent (1 1 A, 1 1 B) dans des directions opposées, les deux parties distinctes (30A,30B) étant chacune délimitées d’une part par un moyen d’évacuation (13A,13B) du filtrat (1 1 A,1 1 B) et d’autre part par le milieu de l’enceinte.

De préférence, si deux arbres (3;3A) de rotation sont présents à l’intérieur de ladite enceinte, la collection du filtrat (1 1 A,1 1 B) est effectuée dans deux parties distinctes (16A,16B) au sein de ladite enceinte, chaque partie distincte évacuant un filtrat différent (1 1 A, 1 1 B) dans des directions opposées, les deux parties distinctes (16A,16B) sont chacune délimitées d’une part par un moyen d’évacuation (13A,13B) du filtrat (1 1 A,1 1 B) et d’autre part par l’extrémité distale de chaque arbre de rotation interne à l’enceinte.

De préférence, ladite enceinte (1 ; 1 A, 1 B;1 A, 1 B, 1 C, 1 D) est traversée par au-moins deux arbres (3 ;3A,3B) de rotation distincts et disposés en enfilade délimitant deux sections de filtration successives distinctes dans l’enceinte, chaque section étant délimitée par la plaque d’étanchéité et l’extrémité de l’arbre de rotation interne à l’enceinte, et chacun desdits arbres (3 ;3A,3B) de rotation est animé par au-moins un moyen de rotation (5,5A,5B,5C) distinct, lesdits moyens de rotation sont coaxiaux et lesdits arbres de rotation sont séparés axialement l’un de l’autre, et le dispositif comprend au-moins un moyen d’évacuation (13A,13B) du filtrat (1 1) par arbre de rotation, chaque moyen d’évacuation étant localisé sur ledit arbre de rotation à l’extérieur de ladite enceinte.

Le terme « en enfilade » possède la signification suivante : série de moyens se suivant sur une même ligne, en file. Le terme « enfilade » a une portée plus large que le terme « coaxial » car il englobe des déviations de direction. De préférence, ledit au-moins un moyen de rotation (5,5A,5B,5C) distinct est situé à l’extérieur de ladite enceinte et à l’extrémité de chacun desdits arbres.

De préférence, lesdits moyens d’évacuation sont localisés sur ledit arbre de rotation soit entre ladite plaque d’étanchéité et l’extrémité proximale dudit moyen de rotation, soit à l’extrémité distale dudit moyen de rotation.

L’extrémité proximale du moyen de rotation étant définie par l’extrémité du moyen de rotation étant la plus proche de l’enceinte.

L’extrémité distale du moyen de rotation étant définie par l’extrémité du moyen de rotation étant la plus éloignée de l’enceinte.

De préférence, le nombre d’arbres (3 ;3A,3B) de rotation est supérieur ou égal à 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30 ,40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ou plus, quelque soit le nombre d’enceinte présent dans le dispositif.

De préférence, le nombre d’arbres (3 ;3A,3B) de rotation est supérieur ou égal à 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30 ,40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ou plus, quelque soit le nombre de moyens de rotation (5) présent dans le dispositif.

De préférence, le nombre de moyens de rotation (5 ;5A,5B,5C) est supérieur ou égal à 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30 ,40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ou plus, quelque soit le nombre d’enceinte (1 ;1A,1 B; 1 C,1 D) présent dans le dispositif.

De préférence, le nombre de moyens de rotation (5) est supérieur ou égal à 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30 ,40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 ou plus, quelque soit le nombre d’arbre (3 ;3A,3B) de rotation présent dans le dispositif.

De préférence, l’arbre (3 ;3A,3B) de rotation est sensiblement horizontal.

De préférence, l’arbre (3 ;3A,3B) de rotation tourne soit dans le même sens de rotation que les aiguilles d’une montre, soit dans un sens de rotation opposé au sens des aiguilles d’une montre, au sein d’une même enceinte.

De préférence, chaque arbre (3 ;3A,3B) de rotation tourne soit dans le même sens de rotation, soit dans un sens de rotation opposé d’un arbre par rapport à l’autre arbre, au sein d’une même enceinte.

De préférence, l’espace entre ladite enceinte (1) et le disque de filtration (4) est compris entre 10mm et 400mm, 20mm et 300mm, 30mm et 200mm, 40mm et 100mm, 50mm et 90mm.

De préférence, l’arbre (3 ;3A,3B) de rotation est creux.

De préférence, ladite enceinte (1 ; 1 A, 1 B; 1 C,1 D) reste immobile.

De préférence, ladite enceinte (1 ; 1 A,1 B; 1 C,1 D) est traversée longitudinalement par au-moins un arbre de rotation.

De préférence, ladite plaque d’étanchéité (2A,2B) est traversée en son centre par au-moins un arbre de rotation . De préférence, une partie interne (30A,30B) dudit arbre de rotation (3) sert à collecter et évacuer le perméat (ou aussi appelé le filtrat) issu dudit disque de filtration (4) à l’extérieur de ladite enceinte.

De préférence, au-moins un moyen d’introduction (6) du liquide à filtrer traverse au-moins une plaque d’étanchéité (2A,2B).

De préférence, au-moins un moyen de sortie (7) du concentrât hors de ladite enceinte (1) traverse au-moins une plaque d’étanchéité.

De préférence, la longueur dudit espace inter-disque (10A) est soit identique soit croissante, entre le moyen d’introduction (6) et le moyen de sortie (7).

De préférence, la longueur de l’espace inter-disque (10A) varie entre 4mm et 10mm, 5mm et 9mm, 6mm et 8mm.

De préférence, au-moins deux arbres de rotation (3) sont mis en œuvre dans une même enceinte (1).

De préférence, les arbres (3) de rotation situés dans une même enceinte, tournent en sens opposé l’un par rapport à l’autre.

De préférence, les moyens d’introduction (6) du produit à filtrer (8) sont connectés auxdites plaques d’étanchéités (2) et la sortie du concentrât est connectée en un point situé entre les extrémités intérieures des arbres situés dans l’enceinte.

De préférence, le moyen d’introduction (6) du produit à filtrer (8) est connecté à une des plaques d’étanchéité (2A) et le moyen de sortie (7) du concentrât est connectée à la plaque d’étanchéité (2B) opposée.

De préférence, les disques de filtration (4) ont des seuils de coupure de microfiltration ou ultrafiltration ou nanofiltration.

De préférence, les disques de filtration (4) associés à un arbre peuvent être regroupés en plusieurs sous-ensembles composés unitairement de 5 à 80 disques.

De préférence, les disques de filtration (4) sont fabriqués en céramique ou en métal ou en carbures ou en matériaux organiques ou un mélange d’au-moins deux desdits matériaux précités.

Un mode de réalisation peut comprendre au-moins deux enceintes (1A,1 B;1C,1 D) disposées soit horizontalement et parallèlement l’une à l’autre ou soit verticalement et parallèlement l’une à l’autre.

De préférence, ledit arbre (3 ;3A,3B) de rotation met en rotation au-moins deux groupes distincts disques de filtration (4) ce qui permet la démultiplication du nombre d’arbre (3 ;3A,3B) de rotation entraînant lesdits groupes de disque de filtration (4) dans une même enceinte et le découplage entre les groupes de disques de filtration (4), de sorte que chacun des groupes de disques de filtration (4) soit entraîné spécifiquement par au-moins un arbre (3 ;3A,3B) de rotation dédié et permettant l’évacuation du filtrat (1 1 A, 1 1 B) obtenu par un moyen d’évacuation (13A, 13B) du filtrat (1 1 A,1 1 B).

De préférence, ledit moyen d’évacuation (13A, 13B) du filtrat (1 1 A,1 1 B) est placé sur un arbre (3 ;3A,3B) et est situé à l’extérieur de ladite enceinte (1 ; 1 A, 1 B; 1 A, 1 B, 1 C, 1 D) délimitée par chaque plaque d’étanchéité (2A,2B ;2C,2D) située à l’extrémité de l’enceinte.

De préférence, le dispositif comprend au-moins deux moyens d’évacuation distincts (13A, 13B) du filtrat (1 1 A, 1 1 B), collectant dans 2 zones (14A, 14B) de conditions hydrodynamiques distinctes au sein de la dite enceinte des filtrats (1 1 A, 1 1 B) distincts issus simultanément du même substrat, lesdits moyens d’évacuation étant localisés sur ledit arbre de rotation à l’extérieur de ladite enceinte.

Dans le cas où il n’y a qu’un seul arbre de rotation, la zone (14 A) se situe entre la partie interne à l’enceinte de la plaque d’étanchéité (2A) côté introduction liquide à filtrer (6) et le milieu de l’enceinte. La zone (14 B) se situe entre la partie interne à l’enceinte de la plaque d’étanchéité (2B) côté sortie du liquide à filtrer et le milieu de l’enceinte.

Dans le cas où il n’y a qu’un seul arbre et en présence de l’obturateur (15), la zone (14A) se situe entre la partie interne à l’enceinte de la plaque d’étanchéité (2A) côté introduction liquide à filtrer (6) et la perpendiculaire de l’obturateur (15). La zone (14 B) se situe entre la partie interne à l’enceinte de la plaque d’étanchéité (2B) côté sortie du liquide à filtrer et la perpendiculaire de l’obturateur (15).

De préférence la zone (14A) peut être d’une dimension inférieure, supérieure ou égale à la zone (14B).

Dans le cas où il n’y a qu’un seul arbre et en l’absence de l’obturateur (15), la zone (14A) se situe entre la partie interne à l’enceinte de la plaque d’étanchéité (2A) côté introduction du liquide à filtrer (6) et le milieu de l’enceinte. La zone (14B) se situe entre la partie interne à l’enceinte de la plaque d’étanchéité (2B) côté sortie du liquide à filtrer et le milieu de l’enceinte. De préférence, lesdits disques de filtration (4) sont répartis en une pluralité de groupes dont les seuils de coupures sont choisis indépendamment les uns des autres pour permettre l’obtention de filtrats (1 1 A, 1 1 B) obtenus avec des seuils de coupure différents.

La présente invention concerne aussi un procédé de filtration mis en œuvre par le dispositif de la présente invention, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes:

introduction du liquide à filtrer (8) par au-moins un moyen d’introduction (6 ;6A,6B) au niveau d’une plaque d’étanchéité (2 ; 2A,2B),

mise en rotation d’au-moins un arbre (3 ;3A,3B) de rotation par au-moins un moyen de rotation (5A,5B,5C) distinct à au-moins une des extrémités dudit arbre de rotation, - filtrage dudit liquide à filtrer (8) par passage à travers au-moins un disque de filtration (4),

obtention d’un concentrât (12) à l’intérieur de l’enceinte (1 ; 1 A, 1 B; 1 A, 1 B, 1 C, 1 D) , évacuation dudit concentrât (12) hors de ladite enceinte (1 ; 1 A, 1 B; 1 A, 1 B, 1 C, 1 D) par le moyen de sortie (7) dudit concentrât (12),

obtention d’un filtrat (1 1 A, 1 1 B) collecté par au-moins une lumière (33) située sur ledit au-moins un arbre (3 ;3A,3B) de rotation axial par rapport à ladite enceinte (1 ; 1 A, 1 B;1A,1 B,1 C,1 D),

évacuation du filtrat (1 1A) par un premier moyen d’évacuation (13A) et du filtrat (1 1 B) par un deuxième moyen d’évacuation (13B) étant localisés sur ledit arbre de rotation à l’extérieur de ladite enceinte.

De préférence, le procédé comprend les étapes suivantes:

introduction du liquide à filtrer (8) par au-moins un moyen d’introduction (6 ;6A,6B) au niveau d’une plaque d’étanchéité (2 ; 2A,2B),

mise en rotation d’au-moins deux arbres (3 ;3A,3B) de rotation disposés en enfilade dans ladite enceinte et séparés l’un de l’autre, chaque arbre de rotation étant animé par au-moins un moyen de rotation (5A,5B,5C) distinct, lesdits moyens de rotation étant coaxiaux,

- filtrage dudit liquide à filtrer (8) par passage à travers au-moins un disque de filtration (4),

obtention d’un concentrât (12) à l’intérieur de l’enceinte (1 ; 1 A, 1 B; 1 A, 1 B, 1 C, 1 D) , évacuation dudit concentrât (12) hors de ladite enceinte (1 ; 1 A, 1 B; 1 A, 1 B, 1 C, 1 D) par le moyen de sortie (7) dudit concentrât (12),

obtention d’un filtrat (1 1 A, 1 1 B) collecté par au-moins une lumière (33) située sur au-moins un arbre (3 ;3A,3B) de rotation axial par rapport à ladite enceinte (1 ; 1 A, 1 B;1A,1 B,1 C,1 D),

évacuation du filtrat (1 1A) par un premier moyen d’évacuation (13A) et du filtrat (1 1 B) par un deuxième moyen d’évacuation (13B) étant localisés sur ledit arbre de rotation à l’extérieur de ladite enceinte.

Premier mode de réalisation (figure 11 : 2 moteurs et 2 arbres de rotation axial au sein d’une seule enceinte.

Le premier mode de réalisation couvre un dispositif de filtration comprenant:

au-moins une enceinte (1 ) définissant un axe longitudinal, ladite enceinte étant obstruée à chaque extrémité par au-moins une plaque d’étanchéité (2A,2B), lesdites plaques d’étanchéités étant traversées par un arbre (3A,3B) de rotation indépendant axial par rapport à ladite enceinte (1 ), et animé par au-moins un moyen de rotation (5A,5B) par arbre (3A,3B) de rotation,

au-moins un disque de filtration (4) mis en rotation et au-moins un espaceur (10) placé entre chaque disque de filtration (4), ledit espaceur (10) définissant un espace inter-disque (10A) où est localisé un joint d’étanchéité (99),

ledit disque de filtration (4) et ledit espaceur (10) étant disposés sur ledit au-moins un arbre de rotation (3A,3B) à l’intérieur de ladite enceinte (1),

ledit arbre (3A,3B) de rotation mettant en rotation ledit au-moins un disque de filtration (4), par l’intermédiaire d’au moins un espaceur (10) soit dans le même sens de rotation, soit dans un sens de rotation opposé par rapport à l’arbre opposé.

Deuxième mode de réalisation (figure 2) : 2 moteurs et 1 arbre de rotation axial

Le deuxième mode de réalisation couvre un dispositif de filtration comprenant:

au-moins une enceinte (1) définissant un axe longitudinal, ladite enceinte étant obstruée à chaque extrémité par au-moins une plaque d’étanchéité (2A,2B), ladite enceinte (1) étant traversée par un seul arbre (3) de rotation axial par rapport à ladite enceinte (1), et ledit arbre (3) de rotation est animé par au-moins un moyen de rotation (5A,5B) à chaque extrémité dudit arbre de rotation,

au-moins un disque de filtration (4) mis en rotation et au-moins un espaceur (10) placé entre chaque disque de filtration (4), ledit espaceur (10) définissant un espace inter-disque (10A) où est localisé un joint d’étanchéité (99),

ledit disque de filtration (4) et ledit espaceur (10) étant disposés sur ledit au-moins un arbre de rotation (3) à l’intérieur de ladite enceinte (1),

ledit arbre (3) de rotation mettant en rotation ledit au-moins un disque de filtration

(4). Troisième aspect de la divulgation (figure 31: 1 moteur et 2 arbres de rotation parallèles

Le troisième mode de réalisation couvre un dispositif de filtration comprenant:

au-moins deux enceintes (1A,1 B), horizontales, sensiblement parallèles, définissant chacune un axe longitudinal, lesdites enceintes étant obstruées à chaque extrémité par au-moins une plaque d’étanchéité (2A,2B,2C,2D), lesdites enceintes (1A,1 B) étant traversées chacune par au-moins un arbre (3A,3B) de rotation indépendant et axial par rapport auxdites enceintes (1A,1 B), et animé par un unique moyen de rotation (5) dudit arbre (3A,3B) de rotation,

au-moins un disque de filtration (4) mis en rotation et au-moins un espaceur (10) placé entre chaque disque de filtration (4), ledit espaceur (10) définissant un espace inter-disque (10A) où est localisé un joint d’étanchéité (99),

ledit disque de filtration (4) et ledit espaceur (10) étant disposés sur ledit au-moins un arbre de rotation (3A,3B) à l’intérieur desdites enceintes (1A,1 B), ledit arbre (3A,3B) de rotation mettant en rotation ledit au-moins un disque de filtration (4).

Quatrième aspect de la divulgation (figure 41: 1 moteur et 2 arbres de rotation parallèles

Le quatrième mode de réalisation couvre un dispositif de filtration comprenant:

un axe longitudinal, au-moins deux enceintes horizontales étant obstruées à chaque extrémité par au-moins une plaque d’étanchéité (2A,2B,2C,2D), lesdites enceintes (1A,1 B) étant traversées chacune par au-moins deux arbres (3A,3B,3C,3D) de rotation indépendants et axial par rapport auxdites enceintes (1A,1 B), et animé par un unique moyen de rotation (5) dudit arbre (3A,3B,3C,3D) de rotation,

au-moins un disque de filtration (4) mis en rotation et au-moins un espaceur (10) placé entre chaque disque de filtration (4), ledit espaceur (10) définissant un espace inter-disque (10A) où est localisé un joint d’étanchéité (99),

ledit disque de filtration (4) et ledit espaceur (10) étant disposés sur ledit au-moins un arbre de rotation (3A,3B,3C,3D) à l’intérieur desdites enceintes (1A,1 B), ledit arbre (3A,3B,3C,3D) de rotation mettant en rotation ledit au-moins un disque de filtration (4), soit dans le même sens de rotation, soit dans un sens de rotation opposé au sein d’une même enceinte(1A,1 B). il

Cinquième mode de réalisation (figure 51: 3 moteurs et 1 ,2,3 ou 4 arbres de rotation axial Le cinquième mode de réalisation couvre un dispositif de filtration comprenant:

au-moins deux enceintes (1A, 1 B) définissant un axe longitudinal, lesdites enceintes étant obstruées à chaque extrémité par au-moins une plaque d’étanchéité (2A,2B,2C,2D), lesdites enceintes (1A, 1 B) axiales étant traversées par un, deux, trois ou quatre arbres (3A,3B,3C,3D) de rotation indépendants et axiaux par rapport auxdites enceintes (1A,1 B), et lesdits arbres (3A,3B,3C,3D) de rotation sont animés par au-moins un moyen de rotation (5A,5B,5C) indépendant localisé à chaque extrémité, externe à l’enceinte, de l’arbre de rotation, au-moins un disque de filtration (4) mis en rotation et au-moins un espaceur (10) placé entre chaque disque de filtration (4), ledit espaceur (10) définissant un espace inter-disque (10A) où est localisé un joint d’étanchéité (99),

ledit disque de filtration (4) et ledit espaceur (10) étant disposés sur lesdits un, deux, trois ou quatre arbres (3A,3B,3C,3D) de rotation à l’intérieur desdites enceintes (1A,1 B,1 C,1 D),

lesdits un, deux, trois ou quatre arbres (3A,3B,3C,3D) de rotation mettant en rotation ledit au-moins un disque de filtration (4), soit dans le même sens de rotation, soit dans un sens de rotation opposé au sein d’une même

enceinte(1A,1 B).

Description des figures:

La figure 1 montre un premier mode de réalisation du dispositif de la présente invention comprenant 2 arbres de rotation et 2 moyens de rotation (moteurs) et 1 enceinte. L’enceinte est composée d’une enceinte fermée de chaque côté par une plaque d’extrémité traversée par un demi arbre, les disques de filtration étant enfilés sur ledit demi arbre. Le liquide filtré par les disques est collecté et évacué au travers du centre de l’arbre vers l’extérieur de l’enceinte. Les deux arbres peuvent être mis en rotation dans le même sens ou en sens opposé. Les deux arbres peuvent avoir des vitesses de rotation différentes. Les deux arbres peuvent être équipés du même nombre de disques ou d’un nombre de disques différent.

La figure 2 montre un second mode de réalisation du dispositif de la présente invention comprenant 1 arbre de rotation et 2 moyens de rotation (moteurs) et 1 enceinte. L’enceinte est composée d’un tube fermé de chaque côté par une plaque d’extrémité, lesdites plaques étant traversées par un arbre unique, les disques de filtration étant enfilés sur ledit arbre. Le liquide filtré par les disques est collecté et évacué au travers du centre de l’arbre vers l’extérieur de l’enceinte au moins à une des deux extrémités. La mise en mouvement de l’arbre est assurée par un moyen spécifique à chaque extrémité.

La figure 3 montre un troisième mode de réalisation du dispositif de la présente invention comprenant 2 arbres de rotation sensiblement parallèle l’un par rapport à l’autre, 1 moyen de rotation (moteur) et 2 enceintes.

L’installation est composée de plusieurs enceintes. Chaque enceinte est composée d’un tube fermé de chaque côté par une plaque d’extrémité traversée par un arbre unique, les disques de filtration étant enfilés sur ledit arbre. Le liquide filtré par les disques est collecté et évacué au travers du centre de l’arbre vers l’extérieur de chaque enceinte au moins à une des deux extrémités. La mise en mouvement de l’arbre de chaque enceinte à chaque extrémité est assurée par un moyen unique lié mécaniquement ou hydrauliquement à chaque enceinte.

La figure 4 montre un quatrième mode de réalisation du dispositif de la présente invention comprenant 2 arbres de rotation indépendants et sensiblement parallèle l’un par rapport à l’autre et 1 moyen de rotation (moteur) et 2 enceintes. Ce dispositif unique de mise en mouvement agit à toutes les extrémités de chaque enceinte, possiblement commun à une ou plusieurs enceinte(s) et plusieurs axes de rotation indépendants. L’installation est composée de plusieurs enceintes (2, 3 ou 4 enceintes). Chaque enceinte est composée d’un tube fermé de chaque côté par une plaque d’extrémité traversée par un demi arbre, les disques de filtration étant enfilés sur ledit demi arbre. Le liquide filtré par les disques est collecté et évacué au travers du centre de l’arbre vers l’extérieur de chaque enceinte. Les deux arbres de chaque enceinte peuvent être mis en rotation dans le même sens ou en sens opposé. Les deux arbres de chaque enceinte peuvent avoir des vitesses de rotation différentes. Les deux arbres de chaque enceinte peuvent être équipés du même nombre de disque ou d’un nombre de disque différent. La mise en mouvement de chaque arbre à chaque extrémité de chaque enceinte est assurée par un moyen unique lié mécaniquement ou hydrauliquement à chaque enceinte

La figure 5 montre un cinquième mode de réalisation de la présente invention comprenant 1 , 2, 3 ou 4 arbre(s) de rotation et 3 moyens de rotation (moteurs) et 4 enceintes axiales. Le dispositif peut posséder 1 , 2, 3 ou 4 ou plus d’enceintes et plusieurs axes de rotation et met en commun un ou plusieurs dispositifs de mise en mouvement entre deux, trois ou quatre ou plus d’enceintes.

La figure 6 montre une comparaison entre le dispositif mono-moteur et le dispositif bi moteur.

La figure 7 montre le couple et la puissance en comparaison avec la vitesse de rotation.

La figure 8 montre l’impact du passage de la vitesse de rotation de 284tours/min à 320 tours/min sur le couple en Nm.

La figure 9 montre l’impact du passage de la vitesse de rotation de 284tours/min à 320 tours/min sur le flux de perméation.

La figure 10 montre la viscosité du produit entrant en fonction du taux de cisaillement.

La figure 1 1 montre la viscosité du produit entrant en fonction du taux de cisaillement avec une viscosité du concentrât 10 fois plus importante. Le produit sortant du dispositif est bien plus concentré que le produit entrant dans le dispositif.

La figure 12 montre une vue en coupe de l’intérieur d’une enceinte comprenant au- moins un espaceur (10), au-moins un joint d’étanchéité (99), un arbre de rotation (3) (ou d’entrainement) et au-moins un disque de filtration (4).

La figure 13 montre une vue en coupe de l’intérieur d’une enceinte comprenant deux moyens de rotation (5A,5B), le moyen d’introduction (6) du liquide à filtrer, le moyen de sortie (7) du concentrât (liquide sale) par une plaque d’extrémité (2B) et le moyen d’évacuation du filtrat (liquide propre) (13A,13B). Le moyen d’évacuation (13A) du filtrat opère dans l’arbre de rotation (3A) et le moyen d’évacuation (13B) du filtrat opère dans l’arbre de rotation (3B).

La figure 14 montre une vue en coupe de l’intérieur d’une enceinte comprenant deux moyens de rotation (5A,5B), le moyen d’introduction (6) du liquide à filtrer, le moyen allongé de sortie (7) du concentrât (liquide sale) par une plaque d’extrémité (2B) et le moyen d’évacuation du filtrat (liquide propre) (13A,13B). Le moyen d’évacuation (13A) du filtrat opère dans l’arbre de rotation (3A) et le moyen d’évacuation (13B) du filtrat opère dans l’arbre de rotation (3B).

La figure 15 montre un premier arbre de rotation (3A) et un deuxième arbre de rotation (3B), les deux arbres de rotation étant coaxiaux et physiquement séparés ainsi qu’un moyen de rotation (moteur) localisé à l’extrémité, externe à l’enceinte (1), de chaque arbre. Le moyen d’évacuation (13A) du filtrat opère dans le premier arbre de rotation (3A) et le moyen d’évacuation (13B) du filtrat opère dans le second arbre de rotation (3B), lesdits moyens d’évacuation étant localisés sur ledit arbre de rotation entre ladite plaque d’étanchéité et ledit moyen de rotation. Le liquide à filtrer est introduit par le moyen d’introduction (6). Au fur et à mesure de son déplacement vers le moyen de sortie (7), les matières solides se concentrent et augmentent la viscosité. L'augmentation de viscosité entraine une augmentation des forces de frottement ce qui se traduit par une augmentation du couple faisant tourner les disques. Les limites mécaniques du rotor dont le centre doit être creux pour permettre l'évacuation du filtrat et l'extérieur qui doit avoir un diamètre le plus faible possible sont découplées grâce au dispositif de la présente invention. En effet, les disques cotés introduction du produit demandent moins de couple alors que ceux du cotés évacuation du concentrât en nécessitent davantage. L'invention permet aussi de faire tourner les disques se trouvant sur des arbres de rotation séparés à des vitesses différentes voire avec des sens de rotations opposés ce qui augmente la turbulence et donc l'auto nettoyage des membranes.

La figure 15 montre aussi deux arbres de rotation distincts (3A,3B), un moteur relié à chaque arbre de rotation ainsi que deux zones (14A,14B) de conditions hydrodynamiques distinctes au sein de l’enceinte. Un substrat est introduit par le moyen d’introduction (6), puis le substrat est filtré au niveau desdits disques de filtration (4), les filtrats distincts (1 1 A, 1 1 B) issus simultanément du même substrat seront conduits depuis l’espaceur (10) vers l’intérieur de chaque arbre de rotation et sont évacués dans des directions opposées vers l’un des moyens d’évacuation (13A,13B). Les matières solides sont ensuite déplacées vers le moyen de sortie (7) des matière solides.

La figure 16 montre un seul arbre de rotation (3A), un moteur relié à chaque extrémité de l’arbre de rotation ainsi que deux zones (14A,14B) de conditions hydrodynamiques distinctes au sein de l’enceinte. Un substrat est introduit par le moyen d’introduction (6), puis ledit substrat est filtré au niveau desdits disques de filtration (4) engendrant des filtrats distincts (1 1 A, 1 1 B) issus simultanément du même substrat et qui seront conduits depuis l’espaceur (10) vers l’intérieur de chaque partie distincte (30A,30B) dudit arbre de rotation contenant à l’intérieur de celui-ci un obturateur (15). Lesdits filtrats distincts (1 1A,1 1 B) sont évacués dans des directions opposées vers l’un des moyens d’évacuation (13A,13B). Les matières solides sont ensuite déplacées vers le moyen de sortie (7). La présente invention est aussi applicable dans le cas où plusieurs arbres de rotation sont montés en parallèle au sein d’une même enceinte. Le nombre d’enceintes axiales ou parallèles est illimité (au-moins 1 ,2,3,4,5,6,7,8,9,10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 enceintes ou plus).

Les avantages de la présente invention est qu’elle permet :

• d’augmenter d’au-moins 50% la quantité de disques membranaires mis en œuvre par enveloppe (ou enceinte) pour une vitesse de rotation donnée.

• d’augmenter d’au moins 50% le flux d’évacuation du filtrat obtenu sur les disques membranaires à perte de charge identique ou inférieure.

Lorsque la concentration du produit à filtrer augmente, sa viscosité augmente également. Cela se traduit par une augmentation des frottements sur les disques de filtration qui tournent ce qui demande un effort de rotation plus important. De ce fait le couple augmente.

La puissance du moto-va dateur (4 Kw) qui entraine l’arbre de rotation étant limitée, quand celui-ci arrive à sa puissance maximale, et que le couple nécessaire continu d’augmenter, le moteur diminue sa vitesse de rotation ( la limite d’un moteur est fixée par l’ampérage qui circule dans les bobinages qui peut être de 8,6 A pour 4 Kw). Dans un mode de réalisation, un Moteur MT 430 à une consigne de rotation à 40 Hz (40 Hz à vitesse de rotation de 284 rpm) mais le moteur, afin de ne pas dépasser ses caractéristiques, maintien un courant maximal à 8,6 A. Pour ce faire, il est possible de diminuer la vitesse de rotation de 40 Hz à 29 Hz. Ceci a pour effet indirect de diminuer le flux de perméation de l’installation.

Tests comparatifs : Tableau 1 :

La présente invention permet d’accroitre d’un facteur 10 la viscosité maximale admissible.

Tableau 2 :

Le tableau 2 montre que la présente invention comportant une enceinte bi-moteur asymétrique possède un gain de rendement de 31 % (1 18-90=28, si 90=100% alors 28=31 %).

Le tableau 2 montre que la présente invention comportant une enceinte bi-moteur symétrique possède un gain de rendement de 48% (133-90=43, si 90=100% alors 43=48%). Tableau 3 : comparaison entre l’art antérieur et la présente invention.

Dans le tableau 3 (à lire avec la figure 15), l'augmentation de viscosité entraîne une augmentation des forces de frottement ce qui se traduit par une augmentation du couple faisant tourner les disques.

Les limites mécaniques de l’arbre de rotation dont le centre doit être creux pour permettre l'évacuation du filtrat et dont l'extérieur doit avoir un diamètre le plus faible possible, sont découplées grâce au dispositif de la présente invention.

En effet, les disques cotés introduction du produit demandent moins de couple alors que ceux du côté évacuation du concentrât en nécessitent davantage.

L'invention permet aussi de faire tourner les disques se trouvant sur des arbres de rotation séparés à des vitesses différentes voire avec des sens de rotations opposés ce qui augmente la turbulence et donc l'auto nettoyage des membranes.

Le liquide à filtrer est introduit par le moyen d’introduction (6). Au fur et à mesure de son déplacement vers le moyen de sortie (7), les matières solides se concentrent et augmentent la viscosité du fluide.

Dans la dernière colonne du tableau 3 le couple par disques de la présente invention est multiplié par environ 3 par rapport au couple par disques de l’art antérieur, ce qui permet de traiter des produits beaucoup plus visqueux et donc plus concentrés.

D’autres mises en œuvre sont possibles :

Par exemple une répartition 4 blocs / 1 bloc entre les deux trains de membranes (au lieu de 3 & 2 présentés dans le tableau 2)

Par exemple avec des moteurs plus puissants dans la limite du couple de chacun des axes, par exemple 4 & 3 kW (asymétrique) ou 4 & 4 kW (symétrique)

Par exemple avec d’autres fréquences moteur (40-60 Hz) et d’autres vitesses de rotation (100 - 500 rpm). Certaines caractéristiques de l’invention qui sont décrites sous forme de mode de réalisation séparés, peuvent aussi être fournies en combinaison dans un mode de réalisation unique. A l’opposé certaines caractéristiques de l’invention qui sont décrites sous forme de mode de réalisation en combinaison dans un mode de réalisation unique, peuvent aussi être fournies séparément sous forme de plusieurs mode de réalisation séparés.