Brevet FR2012592A1 — publié le 19700320

La présente invention concerne un dispositif de décharge de la fraction lourde ou de rejet d'un séparateur du type à vortex utilisé pour séparer une matière solide en suspension dans un liquide, en particulier un séparateur du type à vortex pour séparer une 5 fraction de rejet présentant une densité relativement élevée par rapport à une boue de fibres cellulosiques. Des séparateurs du type à vortex sont généralement munis d'une chambre de décharge de la fraction lourde de rejet, qui est reliée à un orifice de sortie ménagé dans une partie conique inférieure 10 du séparateur. Pour empêcher que la fraction de rejet et éventuellement également de l'air soient réaspirés dans le séparateur par l'intermédiaire de son orifice de fond, la chambre de décharge de la fraction de rejet est généralement agencée sous forme' d'une chambre de tourbillon qui est munie d'un orifice de sortie de la 15 fraction de red^Jia^,e^-a;i:ls laquelle cette fraction forme un écoulement tourbillo/présentant une vitesse relativement élevée. Cependant, pendant la marche d'un séparateur muni d'un tel dispositif de décharge de la fraction de rejet,, le contrôle de la quantité de liquide contenant la fraction de rejet et passant par 20 l'orifice de fond du séparateur "pose un problème sérieux. La quantité de liquide contenant la fraction de rejet déchargée par l'orifice de fond du séparateur doit être réglée avec précision dans une large plage du fait qu'un excès de liquide se traduit par une perte du produit utile alors qu'une quantité trop faible de liquide fait 25 en sorte que la fraction de rejet reste en partie dans le séparateur et est déchargée en même temps que le produit utile, ce qui donne une séparation incorrecte. jDn conséquence, il est nécessaire de réduire à une très faible valeur le débit de liquide contenant la fraction de rejet à décharger par l'orifice de fond du sépara-30 teur par l'intermédiaire de la chambre de tourbillon sans qu'il se produise d'obstruction de l'orifice de sortie de la chambre de tourbillon, ou du tuyau de décharge relie à cet orifice de sortie, par les matières solides contenues dans la fraction de rejet. Dans une réalisation connue, on a placé l'orifice de sortie de 35 la chambre de touî*Dillon dans la paroi circonférentielle de cette chambre et on a prévu une vanne de réglage dans le tuyau de décharge relie à l'orifice de sortie en vue de contrôler la décharge du liquide contenant la fraction de rejet. Cependant, dans un tel dispositif, la vanne de réglage ou le tuyau de décharge sont faci-4-0 lement obstrués lorsque la vanne est réglée de façon à obtenir le BAD ORIGINAL 69 23325 2 2012592 débit de décharge optimal par rapport à la séparation désirée de la fraction de rejet et du produit utile. Pour supprimer cet inconvénient, on a. proposé de placer l'orifice de sortie de la chambre de tourbillon dans une position excentrée dans la chambre, de 5 manière que la, distance radiale séparant l'orifice de sortie du centre de la chambre de tourbillon puisse être modifiée. Par réglage de l'écartement radial entre l'orifice de sortie et le centre de la chambre de tourbillon; il est possible de faire varier la quantité de liquide déchargée pa.r l'orifice de sortie, un dispositif 10 de ce type est par exemple décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 17°3.277.926. Bien que cet agencement élimine en majeure partie les obstructions de l'orifice de sortie et du tuyau de décharge relié à ce dernier ,'czr des matières solides contenues dans la fraction de rejet, il présente cependant l'inconvénient très 15 important que. des particules solides lourdes et dures, par exemple celles qui se trouvent dans une pulpe à papier, restent pendant un temps considérable dans la chambre de 'tourbillon en se concentrant à proximité de la paroi circonférentielle de la chambre et par conséquent à une assez grande distance de l'orifice de sortie qui est 20 pla,cé à proximité relativement étroite du centre de la chambre. Oes particules solides et dures de la.fraction de rejet provoquent une usure considérable des parois de la chambre de tourbillon. l'invention a en conséquence pour but de fournir un dispositif perfectionné de décharge d'une fraction lourde de rejet à partir 25 d'un séparateur du type à vortex, ce dispositif de décharge permettant de régler la quantité de liquide contenant la fraction de rejet qui est déchargée du séparateur^avec précision*dans une large plage de façon à permettre la sortie d'une très faible quantité de liquide sans aucun risque d'obstruction de l'orifice de sortie ou 30 du tuyau de décharge relié à ce dernier,par les matières solides contenues dans la. fraction de rejet, le dispositif selon l'invention est du type comprenant une chambre de tourbillon de forme à peu nrès cylindriaue et relié.e au séparateur de manière a recevoir lonnaire la fraction lourde en vue de produire -un mouvement fcourbil/ rapide 35 dans la chambre, le séparateur étant muni d'un orifice de sortie situé dans ou à proximité de la paroi cylindrique circonférentielle de la chaubre de tourbillon. Le•dispositif de décharge selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un élément défie et exir situé à l'intérieur de la chambre de tourbillon cvlindric ne, en vue Tonnaxre " ~ / 40 d'écarter l'écoulement tourbil/' de la paroi circonférentielle cy- BAD ORIGINAL. 69 23325 3 2012592 lindrique de la chambre dans la zone de l'orifice de sortie, le dit, élément déflecteur étant réglable en position dans la chambre de tcurbil^on^d^façon à contrôler le degré de déviation de l'écoulement tourbil/ par rappor^à 1 Remplacement de l'orifice de sor-5 tie. Plus l'écoulement touibLl/^1 de la chambre est dévié de l'orifice de sortie, plus la pression de fluide dans cet orifice est faible et par conséquent plus la quantité de fluide déchargé augmente. De cette manière, il est possible de contrôler la quantité de fluide contenant la fraction de rejet qui est déchargée par 10 l'orifice de sortie de la chambre de tourbillon sans réduction de la section de passage du dit orifice et par conséquent sans risque d'obstruction de ce dernier. En pratique, on a trouvé qu'il était possible de diminuer la quantité de fluide déchargé par l'orifice de sortie de la chambre de touitlllon à des valeurs très faibles, 15 qui sont même suffisamment réduites pour que le débit de fluide sortant par l'orifice de sortie soit complètement interrompu sans qu'il soit nécessaire d'effectuer aucune réduction ou étranglement de la section de passage de l'orifice de sortie. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront 20 mis en évidence dans la suite de la description, en référence aus dessins annexés dans lesquels : la Fig.1 est une coupe axiale d'un premier mode de réalisation de l'invention, faite suivant la ligne I-I de la Fig.2 ; - la Fig.2 est une coupe radiale de la chambre de tourbillon de 25 la Fig.1, faite suivant la ligne II-II de la Fig.1 ; - la Fig.3 montre l'élément déflecteur réglable situé dans la chambre de touitlllon -des Fig.1 et 2, la vue étant faite dans la direction de la flèche III de la Fig.2 ; - la Fig.4 est une vue en plan schématique d'une chambre de 30 touitlllon comportant un élément déflecteur d'une autre conception; - la Fig.5 est une coupe axiale de la chambre de tourbillon de la Fig.4, faite suivant la ligne V-V de la Fig.4 ; - la Fig.6 représente, de la même manière que sur la Fig.4, une chambre de tounsLUon pourvue d'un autre type d'élément déflecteur; 35 - la Fig.7 est une coupe axiale de la chambre de tourbillon de la Fig.6, faite suivant la ligne VII-VTI de la Fig.6 ; - la Fig.8 représente, de la même manière que sur les Fig.4 et 6, une chambre de tourbillon munie d'un autre type d'élément ré-' nnalre glable pour dévier l'écoulement tourbillo/à partir de l'orifice de 40 sortie de la chambre . 69 23325 4 2012592 Le mode de réalisation de l'invention représenté sur les Fig.1 à 3 comprend une chambre de touHjLllôn 1 formée par un trou cylindrique ménagé dans un corps 2 qui est situé en dessous de l'orifice de fond du séparateur 3 du type à vortex. la chambre de tiour-5 billon-| comporte un orifice de sortie 4 ménagé dans la paroi circonférentielle cylindrique de la chambre. Un tuyau de décharge 5 est relie à cet orifice de sortie, Pendant la marche du séparateur 3 la fraction lourde de rejet est déchargée par l'orifice de fond du séparateur dans la chambre de tourbillon 1 dans laquelle le 10 fluide contenant la fraction de rejet forme un écoulement tour;-. lonnaire Dil/ rapide dans la direction matérialisée par une flèche 6 sur la Fig.2. le fluide contenant la fraction de rejet sort de la chambre de tourbillon 1 par l'intermédiaire de l'orifice de sortie 4 et du tuyau de décharge 5. * 15 Pour régler la quantité de fluide déchargé de la chambre 1 par l'intermédiaire de l'orifice de sortie 4, il est prévu un élément déflecteur réglable dans la chambre 1. Dans le mode de réalisation représenté sur les Fig.1 à 3» cet élément déflecteur réglable se compose d'un corps 7 formant un fond dans la partie active de la 20 chambre 1. • Ce corps 7 peut tourner dans le corps 2 de la chambre 1 sous l'impulsion d'un arbre 8 et d'une poignée 9 de façon que le corps 7 puisse être déplacé angulairement par rapport à la chambre 1 autour de son axe. le côté supérieur du corps 7 tourné vers la partie active de la chambre "1 compor-25 te une première surface s.emi-circulaire 10 qui est orientée perpendiculairement à l'axe de la chambre 1 et une seconde surface semi-circulaire 11 qui est inclinée par rapport à l'axe de la chambre 1. Ces deux surfaces Sfemi-circulaires 10 et 11 sont reliées par une surface triangulaire 12 orientée parallèlement à l'axe de la cham-30 bre 1 et s'étendant diamétralement dans celle-ci. Normalement, le corps tournant 7 prend dans la chambre 1 une position telle que la partie la plus élevée de la surface triangulaire 12 soit située en amont de l'orifice de sortie 4, en considérant la direction 6 de 1'écoulement tour"bi?/*na Il est à noter que la surface supérieure 35 semi-circulaire 11 du corps 7, qui est inclinée par rapport à l'axe de la chambre 1 , dévie l'écoulement tourbillonnaire de la paroi cylindrique de la chambre à partir de 1'emplacement de 1'orifice de sortie 4. En conséquence, l'orifice de sortie est situé dans la"zone de proj^ption^dj^la surface triangulaire 12 du corps 40 7, qui est parallèle è?la chambre 1. Plus la partie la plus élevée 69 23325 5 2012592 de cette surface triangulaire 12 est rapprochée de l'orifice de lonnaire sortie 4, plus 1'écoulement tourbil/ est dévié de l'orifice de sortie 4 et plus la pression de fluide dans l'orifice 4, et par conséquent le débit de fluide déchargé par cet orifice, sont ré-5 duits. Par rotation du corps 7 autour de l'axe de la chambre 1, il est par conséquent possible de régler le débit de fluide sortant par l'orifice.4 d'une manière très précise et dans une large plage. Ainsi, il est possible de réduire"ce débit à une valeur très faible sans exercer aucune réduction ou étranglement sur la section de 10 passage de l'orifice 4. I3n conséquence, il n'est pas nécessaire de faire tourner le corps 7 dans une position telle que le corps recouvre une partie de l'orifice de sortie 4. Du. fait que la section de passage de l'orifice de sortie 4 reste dégagée même lorsque l'écoulement de décharge passant par l'orifice est réduit, on éli-15 mine toute tendance à l'obstruction de l'orifice de sortie 4. îlême lorsque l'écoulement sortant par l'orifice 4 est réduit à sa valeur minimale, on peut toujours compter sur des turbulences "secondaires" existant dans une zone adjacente à l'orifice de sortie 4 pour maintenir cet orifice exempt de toute obstruction de matières. 20 Ce résultat est évidemment obtenu plus facilement du fait que l'orifice de sortie 4 peut avoir une section de passage assez grande. Cependant, il est à noter qu'il est également possible de faire tourner le corps 7 suffisamment pour qu'il recouvre partiellement l'orifice de sortie 4 et limite ainsi sa section de passage. Un tel 25 positionnement du corrjs 7 peut s'avérer approprié pour réduire le débit de fluide déchargé lorsque le séparateur à tourbillon fonctionne avec une faible perte de charge et lorsque par conséquent un vortex relativement lent est produit dans la chambre de tourbillon. Qe mode de fonctionnement avec faible chute de pression est 30 intéressant en particulier pour la séparation de substances lourdes, par exemple du sable, qui ont moins tendance cependant à obstruer l'orifice de sortie 4 de sorte qu'un étranglement de la section de passage de l'orifice de sortie ne pose pas de problèmes sérieux. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté schéma-35 tiquenent sur les 7ig.4 et 5, l'orifice de sortie 4 de la chambre de tourbillon 1 est situé au fond. 14 de la chambre dans une position immédiatement adjacente à" la paroi circonférentielle cylindrique de celle-ci. le vortex formé dans la chambre 1, qui a l'orien- . tation matérialisée par la flèche 6, peut alors être plus ou moins i0 dévié de l'orifice de sortie 4 à.l'aide d'un corps 1J. Ce corps 13 69 23325 6 2012592 s'étend le long de la paroi circonférentielle de la chambre 1 sur environ trois quarts de sa circonférence et il présente une largeur radiale un.ifori-.ie sur toute sa longueur, la hauteur axiale du corps 13 augmente cependant de façon continue à partir du fond de la 5 chambre 1 de sorte que le côté supérieur 15 du corps 13* forme une hélice s'étendant le long de la paroi circonférentielle de la chambre 1 et s1 incurvant graduellement au dessus du fond 14 de la chambre dans la direction 5 du vortex de fluide. Dans le mode de réalisation représenté, le corps 13 est fixé sur un mince disque 16 10 qui est monté à rotation dans le fond 14 de la chambre de tourbil--Ion par l'intermédiaire d'un pivot 17 de façon que le corps 13 puisse tourner autour de l'axe de la dite chambre. Il est à noter que la surface supérieure hélicoïdale 15 et la surface intérieure % cylindrique 18 du corps*13 dévient le vortex de fluide à partir du 15 fond de la chambre et de sa paroi cylindrique circonférentielle à l'emplacement de l'orifice de sortie 4. Flus l'extrémité supérieure du corps 13 est rapprochée de l'orifice de sortie 4, plus cette déviation est prononcée et par conséquent plus le débit de fluide sortant par l'orifice 4 est réduit. Il est également à noter que 20 l'orifice de sortie 4 pourrait aussi bien être situé dans la paroi circonférentielle de la chambre de tourbillon, de la même manière que dans le mode de réalisation des Fig.1 à 3• légalement, le corps 13 peut être tourné de manière à recouvrir partiellement l'orifice de sortie 4 et à étrangler sa section de passage. ^5 le mode de réalisation de l'invention représenté sur les Fig.6 et 7 se distingue des Fig.4 et 5 principalement en ce que le corps 19 assurent la déviation du vortex à partir de l'orifice de sortie 4 de 1s, chambre de turbulence a un profil différent. Dans ce mode de réalisation de l'invention, ce corps déflecteur 19 a une hau- 30 teur axiale uniforme qui correspond à peu près à la hauteur axiale de la chambre de tourbillonl mais il présente au contraire une largeur radiale qui augmente de façon continue dans la direction 6 du vortex. le corps 19 est fixé sur un disque ou une plaque mince 20 forment le fond de la chambre 1. Ce disque 20 est entraîné en 35 rotation dans la charibre de tourbillon à l'aide d'un pivot 21 de manière que le Corps 19 puisse tourner par rapport à la chambre 1 autour de son axe. Ii est à noter eue la surface intérieure en spirale 22 du corps 1S dévie le vortex de la paroi cylindrique de la • chambre à l1emplacement de l'orifice de sortie 4 et que cette dé-40 viation devient d'autcait plus forte que l'extrémité large du coi"ps BAD ORIGINAL 69 23325 7 2012592 19 est plus rapprochée de l'orifice de sortie 4. Il va de soi que le corps 19 pourrait également tourner suffisamment loin pour recouvrir partiellement l'orifice de sortie 4. Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig.8, le vortex 5 6 de la chambre 1 est dévié de l'orifice de sortie 4 à l'aide d'un ressort plat 23 monté dans la chambre de tourbillon 1. Ce ressort plat a, dans la direction axiale de la chambre, une largeur correspondant à peu près à la hauteur axiale de cette chambre et son extrémité 23' est fixée sur la paroi circonférentielle de la chambre 10 de manière qu'il soit dirigé dans la direction 6 du vortex jusqu'en un point; proche de l'orifice de sortie 4.1'extrémité 23" du ressort plat 23 la plus rapprochée de l'orifice de sortie 4 peut être réglée à une distance radiale variable de la paroi circonférentielle de la chambre à l'aide d'une vis 24 ou d'un élément similaire vissé dans 15 la paroi circonférentielle de la chambre. Il est à noter que la déviation du vortex à partir de l'orifice de sortie 4 augmente, et par conséquent que le débit de fluide déchargé par l'orifice de sortie diminue, lorsque l'extrémité libre 23" du ressort plat 23 est rapprochée du centre de la chambre de tourbillon. 20 69 23325 8 2012592 . HEV3HDICATIONS . 1. Dispositif pour décharger -une fraction lourde d'un séparateur du type à vortex, comprenant une chambre de tourbillon (1) de 5 forme à peu près cylindrique, reliée au séparateur (3) de manière à recevoir la fraction lourde en vue de produire un tourbillon dans la chambre, ainsi qu'un orifice_ de sortie fixe prévu dans la paroi circonférentielle cylindrique de la chambre de tourbillon, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un élément déflecteur (7) 10 d'écoulement placé à l'intérieur de la chambre de tourbillon de y nnair| manière à dévier l'écoulement tourbillo/(6) pour l'écarter de la paroi circonféren^L^lle cylindrique de la chambre dans la zone de l'orifice de sortie^ et en ce que l'élément déflecteur est réglable en position dans la chambre de tourbillon de^^^on à faire varier 15 le degré de d.éviation de l'écoulement tourbillo/par rapport à l'emplacement de l'orifice de sortie. 2. Dispositif suivant la revendication 1K caractérisé en ce que l'élément déflecteur réglable comprend un corps (7) formant le fond de la chambre de tourbillon ( 1 ), pouvant tourner autour de 20 l'axe de symétrie de la chambre et comportant un côté supérieur qui est tourné vers la chambre de tourbillon et qui comporte une. première surface (10) de forme à peu près s.emi-circulaire et orientée perpendiculairement à l'axe de la chambre, une seconde surface (11) de forme à peu près semi-circulaire et inclinée par rapport à l'axe 25 de la chambre de tourbillon ainsi qu'une surface triangulaire (12) reliant les première et seconde surfaces semi-circulaires, la dite surface triangulaire étant orientée parallèlement a l'axe de la chambre de tourbillon et s'étendant à peu près diamétralement à cette chambre, et en ce que le dit orifice de sortie (4) de la 30 chambre de tourbillon est ménagé dans sa paroi circonférentielle. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément déflecteur réglable comprend un corps (13) s'étendant jusqu'à proximité de la paroi circonférentielle de la chambre de tourbillon (i) sur une partie de sa circonférence et présentant une 35 largeur radiale à peu près uniforme et une hauteur axiale qui augmente de façon continue à partir du fond (14) de la chambre de nnaîre tourbillon et dans la direction de l'écoulement tourbillo/ (6), le dit corps pouvant tourner par rapport à la chambre de tourbillon _ autour de l'axe de cette dernière. 40 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce 69 23325 2012592 que l'élément déflecteur réglable comprend un corps (19) s"étendant jusqu'à proximité de la paroi circonférentielle de la chambre (1) sur une partie de sa circonférence et présentant me hauteur axiale à peu près uniforme qui correspond à peu près à la hauteur 5 axiale de la chambre de tourbillon ainsi qu'une largeur radiale qui augmente de façon continue dans la direction de l'écoulement tourbillo/(6), le dit corps pouvant tourner par rapport à la chambre de tourbillon autour de son axe. 5. Dispositif suivant la .revendication i, caractérisé en ce 10 que l'élément déflecteur réglable comprend un ressort plat (23) présentant une largeur correspondant à peu près à la hauteur axiale de la chambre de tourbillon (1) et une longueur correspondant à une partie de la longueur circonférentielle de la chambre de tourbillon, le dit ressort plat étant fixé par une extrémité 15 (23') sur la paroi circonférentielle de la chambre de tourbillon et s'étendant à partir^dj la dite extrémité dans la direction de l'écoulement tourbillo/f6) de façon que son extrémité opposée (23") soit placée en amont de l'orifice de sortie (4) de la. chambre de tourbillon, et en ce qu'il est prévu des moyens pour régler la 20 position de la.dite extrémité opposée (23") du ressort plat (23) dans une direction radiale par rapport à la paroi circonférentielle de la chambre •