L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la filtration au sens général d'un milieu fluide à traiter, et en particulier de la nanofiltration, de l'ultrafiltration, de la microfiltration, etc.

Dans l'état de la technique, il est connu de nombreuses variantes de réalisation d'une installation de filtration pour un fluide à traiter. Par exemple, une installation de filtration comporte au moins un et généralement deux dispositifs de filtration comportant chacun dans une enveloppe, une série d'éléments de filtration de forme tubulaire s'étendant parallèlement les uns aux autres, et montés de manière étanche à chacune de leurs extrémités sur une plaque de positionnement. Chaque élément de filtration comporte au moins un canal de circulation pour le fluide à traiter. Les éléments de filtration assurent la filtration tangentielle du fluide, en vue d'obtenir à la surface périphérique des éléments de filtration, la sortie du filtrat destiné à tre récupéré dans un volume de collecte situé entre les plaques de positionnement et l'enveloppe.

Les deux dispositifs de filtration sont montés en série à l'intérieur d'une boucle de circulation dans laquelle une pompe de circulation est reliée aux dispositifs de filtration par l'intermédiaire d'une canalisation d'amenée du fluide à traiter et d'une canalisation de retour récupérant le fluide ayant circulé à l'intérieur des éléments de filtration et appelé rétentat. La pompe de circulation permet d'assurer la circulation du fluide à traiter à grande vitesse à l'intérieur des éléments de filtration tendant à générer une contrainte de cisaillement qui redisperse les matières déposées sur la surface des canaux de la membrane.

Il doit tre considéré que ce principe de décolmatage est réalisé à l'intérieur d'une boucle de circulation qui comprend deux dispositifs de filtration montés en série et les canalisations d'amenée et de retour du fluide à traiter. Cette installation donne satisfaction au niveau du traitement du fluide. Toutefois, une telle installation présente un coût de fabrication relativement important compte tenu de la réalisation d'une boucle de circulation nécessitant la mise en oeuvre de diverses canalisations et

raccords. De plus, une telle installation présente un encombrement relativement important.

Pour tenter de remédier à ces inconvénients, la demande de brevet EP 0 217 568 propose un dispositif de filtration comportant, dans un carter, une série d'éléments de filtration de forme tubulaire s'étendant parallèlement les uns aux autres en traversant, de manière étanche, à chacune de leurs extrémités une plaque de positionnement. Les éléments de filtration comportent chacun au moins un canal de circulation pour le fluide à traiter et assurent la filtration dudit fluide en vue d'obtenir, à la surface périphérique des éléments de filtration, la sortie du filtrat destiné à tre récupéré dans un volume de collecte situé entre les plaques de positionnement et le carter. L'une des extrémités des éléments de filtration débouche dans une chambre de communication qui assure la communication entre un circuit aller et un circuit retour pour le fluide à traiter circulant dans deux séries distinctes d'éléments de filtration. Cette boucle de circulation intégrée est reliée extérieurement à une pompe de circulation pour le fluide à traiter. Un tel dispositif nécessite ainsi un raccordement avec une pompe de circulation extérieure, ce qui augmente son coût de fabrication et son encombrement.

L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients de la technique antérieure en proposant un dispositif pour la filtration tangentielle d'un fluide à traiter, conçu pour présenter un coût de fabrication réduit et un encombrement limité, tout en conservant un débit de filtration important.

Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention concerne un dispositif pour la filtration tangentielle d'un fluide à traiter destiné à tre réparti en un filtrat et en un rétentat, le dispositif comportant dans un carter : -au moins une entrée pour le fluide à traiter, -au moins une sortie d'évacuation du rétentat, -une série d'éléments de filtration de forme tubulaire s'étendant parallèlement les uns aux autres en traversant de manière étanche, à chacune de leurs extrémités, une plaque de positionnement, les éléments de filtration comportant chacun au moins un canal de circulation pour le fluide à traiter et assurant la filtration dudit fluide, en vue d'obtenir à la surface périphérique des éléments de filtration, la

sortie du filtrat destiné à tre récupéré dans un volume de collecte situé entre les plaques de positionnement et le carter, -au moins une sortie pour le filtrat communiquant avec le volume de collecte du filtrat, -et une première chambre de communication dans laquelle débouche l'une des extrémités des éléments de filtration et assurant la communication entre le circuit aller et le circuit retour d'au moins une boucle de circulation pour le fluide à traiter.

Selon l'invention, le dispositif comporte : une pièce de séparation : -montée dans la première chambre de communication, en contact étanche avec la plaque de positionnement voisine, pour diviser ladite chambre en des premier et deuxième volumes délimités, extérieurement et intérieurement, par la pièce de séparation et communiquant avec les circuits aller et retour : -comportant un passage de communication entre le premier volume et le deuxième volume, -équipée intérieurement d'une turbine d'une pompe de circulation, munie d'un axe d'entraînement s'étendant à l'extérieur de la première chambre pour tre reliée à un moteur d'entraînement, et un boîtier de fermeture fixé, de manière étanche, sur une plaque de positionnement voisine, délimitant la première chambre de communication et traversé, de manière étanche, par l'axe d'entraînement de la turbine.

Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention.

La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation d'un dispositif auquel s'applique l'invention.

La fig. 2 est une vue en coupe transversale prise sensiblement selon les lignes 11-11 de la fig. 1.

La fig. 3 est une vue en coupe-élévation partielle d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention.

La fig. 4 est une vue de dessous du dispositif illustré à la fig. 3.

La fig. 5 est une vue en coupe-élévation d'un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention.

Les fig. 1 et 2 illustrent un dispositif ou module 1 assurant la filtration tangentielle pour un fluide à traiter pouvant tre de toute nature. Le dispositif 1 comporte, dans un carter 2, une série d'éléments de filtration 3 de forme tubulaire s'étendant parallèlement les uns aux autres. Chaque élément de filtration 3 possède une forme extérieure de section droite transversale, par exemple hexagonale ou circulaire. Chaque élément de filtration 3 comporte au moins un canal 31 réalisé parallèlement à l'axe longitudinal de l'élément de filtration. La surface des canaux 31 est recouverte par au moins une couche séparatrice non représentée, destinée à tre en contact avec le milieu fluide à traiter circulant à l'intérieur des canaux. La nature de la ou des couches séparatrices est choisie en fonction du pouvoir de séparation ou de filtration à obtenir.

Les éléments de filtration 3 sont montés à chacune de leurs extrémités, sur une plaque de positionnement 4 montée à l'intérieur du carter 2. De manière classique, chaque plaque de positionnement 4 comporte un trou 5 permettant le passage de l'extrémité d'un élément de filtration tubulaire 3. Chaque trou 5 est équipé d'un joint d'étanchéité permettant d'assurer un montage étanche des éléments de filtration 3 sur les plaques de positionnement 4. Les plaques de positionnement 4 définissent entre elles et avec le carter 2, un volume de collecte 6 pour le filtrat sortant de la surface périphérique des éléments de filtration 3. Ce volume de collecte 6 communique par au moins une et, dans 1'exemple illustré, deux sorties 7 d'évacuation du filtrat. Dans 1'exemple illustré, chaque sortie 7 pour le filtrat est constituée par un tronçon de canalisation raccordé sur une virole 9 constituant en partie, le carter 2, et à chaque extrémité de laquelle sont montées les plaques de positionnement 4. La virole 9 délimite ainsi avec les plaques de positionnement 4, le volume de collecte 6.

Le dispositif de filtration 1 comporte également une première chambre de communication 11 aménagée dans le carter 2 et dans laquelle débouche, au-delà de la plaque de positionnement 4, l'une des extrémités des éléments de filtration 3, tandis que l'autre extrémité des éléments de filtration 3 débouche au-delà de l'autre plaque de

filtration 4, dans une deuxième chambre de communication 12. Tel que cela apparaît plus précisément à la fig. 1, la première chambre 11 est délimitée à l'intérieur d'un boîtier de fermeture 13 raccordé à la virole 9, tandis que la deuxième chambre de communication 12 est délimitée entre la plaque de positionnement voisine 4 et un fond de fermeture 14 monté sur la virole 9 et/ou la plaque de positionnement 4. Ainsi, le carter 2 est constitué par la virole 9, le boîtier de fermeture 13 et le fond de fermeture 14.

Dans 1'exemple illustré, le dispositif 1 comporte une pièce de séparation 15 montée dans la première chambre de communication 11 afin de diviser cette première chambre en un premier volume V1 permettant d'alimenter en fluide à traiter, une première série sl d'éléments de filtration 3, selon un premier sens représenté par la flèche fi et en un deuxième volume V2 assurant la récupération du fluide à traiter ayant circulé selon un deuxième sens f2 contraire au premier sens fi, et dans une seconde série s2 d'éléments de filtration 3. Ainsi, par exemple, la pièce de séparation 15 est montée de manière étanche sur la plaque de positionnement 4 voisine, de manière à diviser le volume de la première chambre 11 en un premier volume Vu et en deuxième volume V2, situés, respectivement, à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce de séparation dans 1'exemple illustré. Il doit tre compris que les éléments de filtration 3 appartenant à la première série sont différents des éléments de filtration 3 de la seconde série s2. Selon une caractéristique préférée de réalisation, la pièce de séparation 15 est montée de manière que les séries sl, s2 des éléments de filtration 3 comportent un nombre sensiblement égal d'éléments de filtration 3. Dans 1'exemple illustré, le nombre d'éléments de filtration 3 est de 108 répartis en six couronnes. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 2, chaque série si, s2 comporte chacune 54 éléments de filtration 3.

Selon cet exemple, les éléments de filtration 3 appartenant à la première série sl sont situés à l'intérieur de 1'enveloppe virtuelle prolongeant la pièce de séparation 15, tandis que les éléments de filtration 3 appartenant à la deuxième série s2 sont situés à l'extérieur de cette enveloppe virtuelle.

Dans l'exemple illustré à la fig. 1, la pièce de séparation 15 présente la forme d'un entonnoir formé d'un vase 16 de montage sur la plaque de positionnement voisine 4. Le vase de montage 16 est prolongé par un tube 17 traversant de manière étanche, le boîtier de fermeture 13. Le tube 17 de la pièce de séparation 15 est relié dans l'exemple illustré, à une pompe de circulation non représentée permettant d'assurer l'amenée du fluide à

traiter à l'intérieur du premier volume V1 de manière à assurer la circulation du fluide à traiter à l'intérieur des éléments de filtration 3 de la première série si dans le sens fi. Le tube 17 sert ainsi d'entrée E pour le fluide à traiter. Le deuxième volume V2 de la première chambre de communication 11, communique avec une sortie S d'évacuation du rétentat destiné à tre relié au retour d'aspiration de la pompe de circulation.

Le fonctionnement du dispositif de filtration 1 décrit ci-dessus découle directement de la description qui précède.

Le fluide à traiter qui sort de la pompe de circulation est amené dans le premier volume Vl, c'est-à-dire à l'intérieur de la pièce de séparation 15. Le fluide à traiter pénètre à l'intérieur des canaux 31 des éléments de filtration 3 de la première série sl. Le fluide à traiter circule ainsi selon le premier sens fi dans les éléments tubulaires 3 de la première série et débouche dans la deuxième chambre de communication 12. Il est à noter qu'une partie du fluide à traiter est divisée en une partie sortant à la surface périphérique des éléments de filtration 3 sous la forme d'un filtrat récupéré par le volume de collecte 6. Le fluide à traiter récupéré dans la deuxième chambre de communication 12 se trouve amené à circuler dans les éléments de filtration 3 de la deuxième série s2, compte tenu du fait que le deuxième volume V2 communique avec l'aspiration de la pompe de circulation. Le fluide à traiter circule ainsi dans les éléments de filtration 3 de la deuxième série s2, selon un deuxième sens f2 contraire au premier sens fi. Pendant ce trajet retour, le filtrat sortant de la surface périphérique des éléments de filtration 3 de la deuxième série s2 est récupéré dans le volume de collecte 6.

Un tel dispositif 1 comporte ainsi une boucle intégrée de circulation pour le fluide à traiter permettant de réduire les tubulures de raccordement par rapport à une installation mettant en oeuvre deux modules de filtration montés en série. Le fluide à traiter circule ainsi selon un trajet ou un circuit considéré aller dans le premier sens fi et un circuit retour selon le deuxième sens f2. Dans l'exemple considéré, les éléments de filtration 3 placés à l'intérieur de 1'enveloppe virtuelle prolongeant la pièce de séparation 15, assurent la circulation du fluide selon le premier sens, tandis que les éléments de filtration montés à l'extérieur de 1'enveloppe virtuelle prolongeant la pièce de séparation 15, assurent la circulation dans le deuxième sens f2. Bien entendu, il pourrait tre envisagé d'intervertir la circulation du fluide à traiter dans les première et deuxième séries d'éléments de filtration en raccordant la sortie de refoulement de la pompe

directement sur la sortie S, tandis que le tube 17 de la pièce de séparation 15 serait raccordé à l'aspiration de la pompe de circulation.

Il est à noter que la séparation des éléments de filtration en deux séries sl, s2 comportant un nombre identique d'éléments 3 conduit à l'obtention d'un mme débit de circulation dans chaque élément de filtration 3. La vitesse de circulation qui est le paramètre prépondérant du décolmatage tangentiel, possède donc la mme valeur dans chaque élément de filtration 3.

Conformément à l'invention, le dispositif de filtration 1 dont le principe est décrit ci-dessus est adapté de manière à intégrer une pompe de circulation. Les fig. 3 et 4 illustrent une première variante de réalisation d'un dispositif de filtration 1 conforme à l'invention, disposé de préférence verticalement, comme montré sur les dessins. Par souci de simplification, les éléments identiques à ceux décrits en relation des fig. 1 et 2 portent la mme référence. Selon cet exemple de réalisation, le dispositif 1 comporte également, dans un carter 2, une série d'éléments de filtration 3 montés à chacune de leurs extrémités, de manière étanche à l'aide d'un joint 20 sur une plaque de positionnement 4. Le volume de collecte 6 du filtrat est délimité par l'intermédiaire de la virole 9 raccordée de manière étanche, sur les plaques de positionnement 4. Dans cet exemple de réalisation, le volume de collecte 6 est relié à deux sorties de perméat 7 réalisées sur le fond de fermeture 14. A cet effet, le fond de fermeture 14 comporte par exemple, deux orifices de passage 21 communiquant, d'une part, avec les sorties du filtrat 7, par l'intermédiaire d'un canal non représenté aménagé dans le fond de fermeture 14 et, d'autre part, avec des orifices non représentés aménagés dans la plaque de positionnement voisine 4 et débouchant dans le volume de collecte 6. De cette manière, la réalisation de la virole 9 qui ne comporte pas les sorties 7, est simplifiée.

Dans cet exemple de réalisation, la pièce de séparation 15 délimite intérieurement un logement 22 pour une turbine 23 d'une pompe de circulation. Dans cet exemple, la pièce de séparation 15 se présente sous la forme d'une noix montée de manière étanche sur la plaque de positionnement voisine 4. La pièce de séparation 15 délimite intérieurement le deuxième volume V2 et extérieurement par rapport au boîtier de fermeture 13, le premier volume Vl. Le boîtier de fermeture 13 peut tre réalisé en deux parties 13l, 132 fixées entre elles et à la plaque de positionnement 4 par l'intermédiaire de moyens d'assemblage 133. Un passage de communication 24 aménagé sur la pièce

séparatrice 15 assure le passage du fluide à traiter entre les volumes Vl, V2. La turbine 23 comporte un axe d'entraînement 25 relié à un moteur d'entraînement en rotation 26 monté sur la partie 132 du boîtier de fermeture 13. De préférence, l'axe d'entraînement 25 est monté dans l'alignement de l'axe de la virole 9 dans laquelle les éléments de filtration 3 sont répartis régulièrement suivant l'axe de la virole. Bien entendu, le boîtier de fermeture 13 comporte un passage étanche pour l'arbre d'entraînement 25.

Comme expliqué dans 1'exemple illustré aux fig. 1 et 2, le premier volume Vl permet d'alimenter en fluide à traiter, comme cela sera expliqué dans la suite de la description, une première série si d'éléments de filtration 3 selon un premier sens, tandis que le deuxième volume V2 assure la récupération du fluide à traiter ayant circulé selon un deuxième sens contraire au premier sens, dans une seconde série s2 d'éléments de filtration différents des éléments de filtration 3 de la première série sl. Il est à noter que dans cet exemple de réalisation, les éléments de filtration 3 appartenant à la première série sl sont situés à l'extérieur de 1'enveloppe virtuelle prolongeant la pièce de séparation 15, tandis que les éléments de filtration 3 appartenant à la deuxième série sa sont situés à l'intérieur de l'enveloppe virtuelle prolongeant la pièce de séparation 15. Par exemple, le nombre d'éléments de filtration 3 des première et deuxième séries sl, s2 est respectivement égal à 18 et 19.

Selon une autre caractéristique avantageuse, la deuxième chambre de communication 12 est aménagée dans le fond de fermeture 14 qui est équipé de l'entrée E pour le fluide à traiter, de la sortie S d'évacuation du rétentat et, comme indiqué ci-dessus, des sorties perméat 7. La deuxième chambre de communication 12 est délimitée, par la plaque de positionnement 4 voisine et assure l'alimentation en fluide à traiter, des éléments de filtration 3 de la deuxième série s2 et la récupération du fluide à traiter ayant circulé dans les éléments de filtration 3 de la première série si. Cette deuxième chambre de communication 12 est reliée à l'entrée E pour le fluide à traiter et à la sortie S d'évacuation du rétentat par l'intermédiaire de passages de circulation 33.

Dans 1'exemple illustré, le fond de fermeture 14 comporte une conformation massive 34 permettant de séparer l'entrée E de la sortie S et de délimiter en partie, la chambre 12 qui est délimitée également par un prolongement 35. Selon une variante simplifiée de réalisation, la conformation 34 peut tre supprimée, ainsi

qu'éventuellement le prolongement 35. Dans cette forme de réalisation, la chambre de communication 12 occupe la majeure partie du volume interne du fond de fermeture 14.

Le fonctionnement du dispositif 1 décrit aux fig. 3 et 4 découle directement de la description qui précède. Le fluide à traiter arrive par l'entrée E et se trouve aspiré sous l'effet du fonctionnement de la turbine 23 dans les éléments de filtration 3 de la deuxième série s2, en ayant, au préalable, passé dans la deuxième chambre de communication 12. Le fluide remonte ainsi dans les éléments de filtration 3 de la deuxième série s2 qui forment ainsi le circuit aller de la boucle de circulation pour déboucher dans le deuxième volume V2 de la première chambre 11. Après avoir traversé le volume de la turbine 23, le fluide à traiter passe à travers le passage de communication 24 pour entrer dans le premier volume Vl de manière à tre dirigé à travers les éléments de filtration 3 de la première série si qui forment le circuit retour de la boucle de circulation. Le fluide ayant circulé à travers les éléments de filtration 3 de la première série si est récupéré dans la deuxième chambre de communication 12 pour ensuite tre distribué, d'une part, dans les éléments de filtration 3 de la deuxième série s2 et, d'autre part, dans la sortie S d'évacuation du rétentat.

Le fonctionnement du dispositif 1 est donc identique au fonctionnement du dispositif décrit aux fig. 1 et 2. Un tel dispositif intègre également une boucle de circulation pour le fluide à traiter mais aussi la pompe de circulation, ce qui permet de réduire encore la mise en oeuvre de canalisations. De préférence, le fond de fermeture 14, le boîtier de fermeture 13, les plaques de positionnement 4, la pièce de séparation 15 et la virole 9 sont réalisés en matière plastique, injectée ou moulée, et de préférence incorporant des fibres de renforcement.

Dans 1'exemple qui précède, la pompe aspire à travers les éléments de filtration de la deuxième série s2 et rejette à travers les éléments de filtration de la première série sl.

Bien entendu, par inversion du sens de rotation de la tubulure, il peut tre prévu d'aspirer à travers les éléments de filtration 3 de la première série sl et de rejeter à travers les éléments de filtration 3 de la deuxième série s2.

La fig. 5 illustre un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel l'un des circuits de la boucle de circulation du fluide à traiter est constitué par au moins une conduite 40. Dans 1'exemple illustré, la deuxième série sz d'éléments de filtration 3 est supprimée et la conduite 40 est montée coaxialement à l'intérieur du

carter 2 et, plus précisément, de la virole 9, en étant montée entre les plaques de positionnement 4. Selon cet exemple, les éléments de filtration 3 de la dernière série s2 sont montés à l'extérieur de la conduite 40.

Le fonctionnement du dispositif selon l'invention reste identique à la description qui précède. Dans le cas d'une pompe aspirante, le fluide à traiter, qui arrive par l'entrée E, se trouve aspiré dans la conduite 40 pour déboucher dans le deuxième volume V2 de la première chambre 11. Le fluide à traiter passe alors dans le premier volume Vl, comme expliqué précédemment, pour circuler à travers les éléments de filtration de la première série sl.

Bien entendu, il peut tre envisagé d'inverser le sens de circulation du fluide dans la boucle en inversant le sens de rotation de la turbine. Dans ce cas, la conduite étanche 40 est placée à la périphérie en délimitant avec la virole une couronne étanche. Les éléments de filtration 3 sont ainsi situés à l'intérieur de la conduite étanche. De mme, il peut tre prévu de mettre en oeuvre plusieurs conduites 40. Ainsi, il peut tre prévu de remplacer, chaque élément de filtration 3 de la première série si par une conduite étanche dont le diamètre externe est égal à celui des éléments de filtration 3. Dans ce cas, le fluide à traiter est aspiré à travers ces n conduites étanches et se trouve rejeté dans les éléments de filtration de la deuxième série s2. Ainsi, la ou les conduites 40 sont placées sur le circuit aller de la boucle de circulation du fluide à traiter.