Brevet FR2006714A1 — publié le 19700102

L'invention concerne un séparateur à force centrifuge pour séparer une pulpe, c'est-à-dire un mélange granulocétriqué en suspension dans un agent liquide en une phase de grosse granulo-métrie et une phase de fine granulometrie. 5 normalement, on alimente un séparateur de ce genre en y in-* troduisant tangentielleiuent la pulpe à partir d'un réservoir surélevé ou au moyen d'une pompe, ce qui communique à la pulpe un mouvement de rotation de vitesse minimale spécifique. La force centrifuge ainsi créée sépare ainsi progressivement dans la 10 pulpe qui s'écoule continuellement de l'ouverture d'admission à celle d'évacuation placées respectivement aux parties supérieure et inférieure de l'appareil^ ïa phase grenue et liquide des fines en suspension dans cette pulpe. Pendant cet écoulement, la force centrifuge exerce une action plus importante sur les particules 15 relativement plus lourdes ou plus grosses que. sur les particules relativement plus légères ou plus fines; dans ces conditions, à mesure que la pulpe descend dans l'appareil, des particules de grossemr progressivement croissante gagnent la zone périphérique de l'appareil, tandis que des particules de plus en plus pe-20 tites se rassemblent progressivement dans la zone axiale de l'appareil.La section de passage de l'ouverture d'évacuation pour le sousverse est plus petite que celle de l'ouverture d'admission ce qui fait qu'en un temps donné il ne s'écoule qu'une partie de la pulpe qui coule via la zone périphérique qui contient des par-25 ticules d'une grosseur supérieure à une certaine dimension critique. En revanche, la zone axiale de la pulpe qui contient des particules de grosseur inférieure à cette dimension critique forme un courant centripète encore partiellement hélicoïdal qui s'écoule axialement vers un trop-plein ou déversoir par lequel s'é-30 coule le surverse. paSes s®Para"teurs centrifuges connus jusqu'à présent ne permet-tent/d'atteindre la maille de séparation cherchée en augmentant à volonté la précision de séparation. En effet, d'une part, des particules fines peuvent être entraînées par de grosses particu-35 les dans la zone périphérique de la pulpe, ou bien lorsqu'elles adhèrent à ces dernières ou forment ensembles des agglomérations de forte granulométrie et passent ainsi comme les grosses particules grossières dans la zone périphérique sous 1'effet de la force centrifuge, et, d'autre part, des fractions de forte granu-40 louétrie peuvent être refoulées dans -le -zone radiale du fait qu* 69 12678 2 2006714 elles ne trouvent pas place dans la zone périphérique. Dans-le premier cas, une quantité plus ou moins■ grande de fines es"t évacuée en tant que fraction de fine gr&nulométrie avec la ;partie s*écoulant par le fond en même temps que la fraction grenue et, § dans le second cas, une partie plus ou moins grande de la fraction grenue est évacuée avec les fines par le déversoir, de sorte que dans les deux cas la présence d'une fraction étrangère altère grandement la précision de la séparation. C'est pourquoi l'invention vise à augmenter la précision 10 de séparation de séparateur du genre précité, et par suite d'améliorer sensiblement le pouvoir séparateur de ces appareils. Ce résultat obtenu selon l'invention par le f&it que dans une zone déterminée d'un séparateur à force centrifuge destiné à séparer en une fraction grossière et une fraction fine une pul-15 pe introduite tangentiellerûent dans cet appareil, on engendre dans une zone particulière des courants supplémentaires. Le séparateur à force centrifuge selon l'invention est donc caractérisé par le fait que des arrivées d'eau radiales sont disposées dans un secteur cotapriji. entre une ouverture d'admission supéri-20 eure pour la pulpe et une évacuation inférieure servant à évacuer le sousverse, secteur dans lequel se produit déjà une séparation principale provoquée par la force centrifuge. L'eau entrant ainsi dans l'appareil provoque dans la zone adjacente l'introduction des fronts de turbulence dûs aux courants supplémentaires précités. Dans ces fronts de turbulence, des particules fines ayant passé dans la zone périphérique précédemment décrite, dans laquelle les déplacements relatifs des particules solides sont pratiquement impossibles en raison de la densité très élevée de la pulpe dans cette zone, sont séparées par le courant centripète des grosses particules auxquelles elles adhèrent ou par lesquelles elles ont été entraînées daps la couche périphérique. Les particules ainsi séparées sont ainsi entraînées r&-dialement dans une zone plus centrale où la pulpe possède une den-iité moindre . De ce fait, les fractions étrangères respectives de la sousverse et de la surverse sont réduites à un point tel qu'en comparaison avec lesb séparateurs à forcé centrifuge connus 1^. précision de séparation peut, alors fatteindré-30 h; On peut obtenir une. action particulièrement avantageuse des fronts de turbulence provoqués ainsi pâr?lës courants* centripètes" en disposant les avivées d'eau dans le second ou le troisième 69 12678 3 200 6714 Çuart, de préférence dans le troisième quart, du secteur précité. Les arrivées d'eau sont dirigées de préférence radialement vers l'intérieur et réparties de manière uniforme sur une zone annulaire périphérique. 5 Selon une autre caractéristique de l'invention, tin revête ment constitué par une matière élastique, telle que de la matià^ re plastique ou du caoutchouc, et présentant au niveau des orifices d'arrivée des entailles pour l'entrée de l'eau introduite est disposé sur la face interne de la paroi du corps de l'appa-10 reil, tout au moins aux orifices des arrivées d'eau. Cette mesure permet d'éviter que des particules de substance solide pénètrent dans les arrivées d'eau et qu'elles entravent ainsi 1* apport d'eau par ces arrivées. Selen l'invention, il importe que les arrivées d'eau soient 15 ouvertes dès avant la mise en route du séparateur et que la. pression de l'eau dans la conduite d'alimentation pendant la marche du séparateur soit plus grande que la pression en sens opposé exercée par la pulpe et engendrée par la force centrifuge, en la réglant en conséquence. 20 Bans l'exposé donné ci-après, afin de mieux faire compren dre l'invention, on a décrit un exemple de séparateur centrifuge conçu en tant que cyclone classificateur. La figure 1 représente ce séparateur en coupe axiale. La figure 2 est une coupe par II-II de la figure 1. 25 Lasfigurœ 3 et 4 montrent respectivement à plus grande échel le, le secteur A de la figure 1 , en coupe axiale par III-III de la figure 4, et en coupe transversale par IV -IV de la figure 3. Le séparateur considéré comprend une partie supérieure cy-30 lindrique 1 dans la paroi latérale de laquelle on a ménagé une ouverture d'admission 2 pour la pulpe et dans laquelle débouche tangentiellement un conduit d'alimentation 3. L'extrémité inférieure de la partie 1 se raccorde à la base par une partie conique 4 dont l'extrémité inférieure ou pointe du cône se rac-35 corde à un conduit d'évacuation 5 pour le sousverse. Un déver- extérieur 6 partant de l'intérieur de la partie 1 est disposé coaxialeu.ent au conduit 5. On introduit la pulpe dans la partie 1 à une vitesse minimale correspondant à la section de passage de l'ouverture 2 et • 40 tangentiellement à ladite partie où il lui est imprimé un mou- 69 12678 4 2006714 venent circulaire, de sorte qu'elle progresse suivant un courant hélicoïdal 7, dénommé ci-après : " tourbillon primaire"% en descendant le long de la paroi conique de la partie 4. Par le conduit 5, de section réduite, s'écoule la fraction déjà concen-5 trée comprenant de grosses particules. La majeure partie de la pulpe est dérivée radialement vers la zone axiale de l'appareil et conduite vers le déversoir 6 suivant un mouvement encoure partiellement héliooïûal mais orienté vers le haut, dénommé ci-après "tourbillon secondaire" 8, puis elle est évacuée par 10 1© déversoir 6. Pendant la séparation des phases, chaque particule solide se trouvant ainsi en suspension, dans la pulpe en mouvement, est soumise à une force centrifuge qui est d'autant plus grande et refou£le cette particule d'autant plus vigoureusement «t d'autant 15 plus loin vers l'extérieur qu'elle est plus lourde ou de masse plus importante. Par conséquent, les corpuscules plus lourds et, partant, normalement d'une granulométrie dépassant une dimension limite critique, sorte de "calibre de clivage", passent dans la partie 7 de la pulpe qui descend hélicoidalenjent le long de la 20 paj.oi de la partie 4 du conduit 5 prévu pour la fraction des grosses particules; les fractions d'une granulométrie située en-deça du calibre de clivage demeurent dans la partie de la pulpe dérivée radialement vers l'intérieur qui est conduite vers le haut dans un mouvement encore partiellement hélicoïdal sous for-25 nie du tourbillon secondaire 8 orienté vers le déversoir 6. Afin de réduire selon l'invention les fractions étrangères contenues dans la pulpe et inévitables avec les séparateurs centrifuges connus, aussi bien dans la fraction de grosse granulométrie ou sousverse évacué par le conduit inférieur 5 que dans la fraction de fine granulométrie de la pulpe sortant par le déversoir 6, on dispose des conduits d'alimentation 9 dans un secteur situé dans la zone L entre 1'ouverture 2 et le conduit 5. Gomme représenté, les conduits 9 se trouvent dans le troisième quart L3 de la zone L où intervient déjà une sépara-35 tion des phases provoquée par la force centrifuge. Les conduits 9 sont orientés perpendiculairement à l'axe X-X de l'appareil et sont dirigées de préférence radialement vers l'intérieur» leurs orifices 10 se trouvant à des points régulièrement répartis uniformément l€$.ong d'une zone annulaire 4G périphérique. 69 12678 5 2006714 L'eau pénétrant, par les orifices 10 dans le sens indiqué par les.flècjies 11 crée des fronts de turbulence centripète grâce auxquels la fraction étrangère des matières de grosse granulométrie et dans les matières de fine granulométrie est forte-? ment réduite de la manière qui a déjà été décrite plus haut et la précision de séparation est considérablement accrue. Les conduits 9 sont branchés sur un collecteur annulaire 12 raccordé à une conduite d'alimentation 13' équipée d'un mano-mè$S?» 14 et d'une vanne de réglage 15 . Le corps de l'appareil comporte sur la face interne de la partie 4, un revêtement protecteur 16 constitué par un matériau élastique et présentant au niveau des orifices 10 des lèvres 17 qui s*ouvrant sous une surpression de l'arrivée d'eau à la façon de soupapes de retenue à fermeture automatique. Cette dis-^ position particulière empêche la pénétration de particules de substance solide dans les conduits 9, ce qui protège efficacement les orifices 10 de l'usure et de l'abrasion par des particules êolides. Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux détails censtructifs représentés et décrits et qu'on peut modifier ceux-ci de façon diverse sans sortie de l'invention. Pour conclure, on peut enfin mentionner qu'on connaît déjà des dispositifs classificateurs dans lesquels les substances à séparer sont soumises a l'action de la force centrifuge et de 25 courants supplémentaires engendrés. Toutefois, la force centrifuge n'est pas engendrée par l'introduction tangentielle d'une pulpe sous pression, cette pulpe étant introduite sans piœsicn en chute libre, dans un sens coaxial ou approximativement co-axial, puis est soumise à l'action d'un champ de force centri-fuge créé par un mécanisme agitateur, tandis que simultanément de l'eau est introduite par l'intermédiaire d'arrivées disposées à hauteurs différentes dans la partie inférieure du dispositif. 69 12678 - 6 2006714 REVENDICATIONS 1.- Séparateur centrifuge pour séparer une pulpe introduite tangentiellement en une fraction de granulométrie grossière et une fraction de granulométrie fine, caractérisé par le fait que 5 des arrivées d'eau 9 orientées perpendiculairement à l'axe X-X du séparateur sont disposées dans un secteur 12,L3 situé dans une zone L,comprise entre une ouverture d'admission 2 pour la pulpe et un conduit d'écoulement inférieur 5 servant à l'évacuation de la fraction contenant les matières de grosses granu-10 lométries, où se produit déjà une séparation des phases solide et liquide provoquée par la force centrifuge. 2.- Séparateur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les arrivées d'eau 9 sont disposées dans le second ou le troisième quart L2 ou L3, de préférence dans le troisième 15 quart L3 de la zone L précitée de la paroi d'une partie de-section progressivement réduite de la zone L précitée. 3.- Séparateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les arrivées d'eau 9 sont de préférence orientées radialement vers l'intérieur et régulièrement répar- 20 ties sur une zone annulaire circulaire. 4.- Séparateur suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'à la face interne de la paroi 4 du corps du séparateur à force centrifuge, au moins aux orifices d'entrés 10 des arrivées d'eau 9, est disposé un. revêtement 16 25 constitué par un matériau élastique, par exemple une matière plastiqué synthétique ou du caoutchouc résistant à l'usure, élastiquement déformable, et présentant au niveau des orifices d'entrée des lèvres 17 pour l'entrée de l'eau d'alimentation. 5.- Procédé pour séparer une pulpe en une fraction de gra-30 nulométrie grossière et une fraction de granulométrie fine dans un séparateur centrifuge suivant la revendication 1, caractéri— Jj ' ScïlX sé en ce qu'on introduit/sur le trajet suivi par la pulpe et cela perpendiculairement au sens d'écoulement de celle-ci, qu' on amorce cette introduction avant qu'on commence à introduire 35 la pulpe, et que pendant la progression de la pulpe dans l'appareil la pression de réglage à laquelle oh soumet l'eau d'alimentation est"communiquée à la pulpe par la^force centrifuge.