Brevet FR2104667A1 — publié le 19720421

La présente invention, due à Hessieurs Jacques DUFORT, Plrançois OERECHT et Alexandre PARFENOFF,. dans le cadre des travaux qui leur ont été confiés par le demandeur, concerne un appareil de séparation gravImé- trique et automatique de produits granuleux ou pulvérulents mis en suspension dans un milieu liquide de densité intermédiaire entre les particules les plus denses et les moins denses L'invention vise notamment un tel appareil en vue de l'analyse minéralogique d'échantillons de sables, de roches et de minerais broyés, pratiquée couramment en laboratoire de manière généralement artisanale et discontinue à partir de prises d'essai de faible poids, les liqueurs denses utilisées étant telles que le bromoforme, l'iodure de méthylene par exemple. Les systèmes habituellement mis en oeuvre comportent essentiellement deux entonnoirs superposés. L'entonnoir supérieur est prolongé par un tuyau de caoutchouc fermé par une pince de mohr ou un robinet à large ouverture, débouchant au-dassus de l'entonnoir inférieur. Celui-ci supporte les filtres permettant la récupération des minéraux. Le principe de la manipulation consiste à remplir le récipient supérieur d'une liqueur dense donnée et à ajouter l'échantillon. Les grains plus denses tombent au fond de l'entonnoir, les "légers" flottent. On ouvre la pince ou le robinet et on récupère ainsi, sur le filtre de l'entonnoir inférieur, les éléments denses séparés des éléments "légers". De tels montages ne permettent de traiter que de faibles quantités d'échantillons et exigent en outre une surveillance soutenue et une certaine habilité de l'opérateur. I1 doit en effet effectuer de nombreuses manipulations accessoires telles que l'alimentation en liqueur dense et la récupération de cette liqueur, généralement très conteuse. A ces manipulations s'ajoutent le rinçage et le lavage des produits séparés ainsi que leur séchage. Toutes ces opérations doivent encore etre souvent effectuées dans des conditions difficiles, sous hotte ventilée, en raison du caractère généralement nocif des vapeurs des liqueurs denses et des solvants utilisés. Comme il est très souvent nécessaire de traiter des volumes importants d'échantillons, on est conduit à prolonger exagérément la durée des opérations ou à multiplier les batteries d'entonnoirs et, par suite, le nombre des manipulations délicates. L'objet principal de la présente invention est un séparateur automatique de particules par gravité en milieu liquide dense, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir d'alimentation à débit réglable des particules à séparer, un moyen de commande et d'art du débit dudit réservoir, un entonnoir de séparation de grande capacité recevant d'une part le mélange de particules débité par le dispositif de commande et d'arrêt du débit du réservoir et d'autre part un liquide dense amené par un conduit alimenté par une pompe, une première vanne ouvrant ou obturant la base de l'entonnoir, un agitateur automatique plongeant dans ledit entonnoir, un premier et un second support perforés portant chacun un certain nombre d'entonnoirs de récupération munis à leur partie inférieure d'une grille filtrante, lesdits supports étant mobiles pour amener successivement chacun desdits entonnoirs de récupération au-dessous de l'entonnoir de séparation pour le premier support et au-dessous de l'extrémité inférieure d'un conduit relié à la partie latérale supérieure de l'entonnoir de séparation pour le second support, une seconde vanne ouvrant ou obturant l'extrémité inférieure dudit conduit et un bac, disposé au-dessous desdits supports, recueillant le liquide dense passant à travers les filtres des entonnoirs de récupération et alimentant ladite pompe pour ramener le liquide dense dans l'entonnoir de séparation. Ce séparateur présente de nombreux avantages : d'abord il supprime toute manipulation du liquide dense puisqu'il suffit de commander la pompe et les vannes pour compléter le niveau du liquide dense dans l'entonnoir principal. Ensuite, il permet, par la combinaison du dispositif d'alimentation automatique et des deux ensembles d'entonnoirs, de poursuivre sans interruption les opérations de séparation pendant la récupération des produits lourds et légers contenus dans les entonnoirs et le nettoyage des filtres. On gagne donc un temps précieux en meme temps que l'on améliore la sécurité du personnel chargé de ces opérations. Un autre objet de l'invention est un séparateur de ce type dont on associe au dispositif réglable du débit d'alimentation du réservoir contenant le mélange des particules à séparer une lame vibrante dont la commande réglable permet de faire varier liintensité et la durée des vibrations et une goulotte dont l'inclinaison est réglable autour d'un axe horizontal voisin de l'orifice du réservoir d'alimentation et relié à la lame vibrante. On obtient ainsi un réglage commode et efficace du débit du réservoir que l'on peut facilement modifier en fonction de la vitesse de séparation et des caractéristiques des grains. Un autre objet de l'invention consiste en un séparateur de ce type dont les entonnoirs de récupération sont répartis circulairement sur leurs supports et comportent des moyens de commandes automatiques pour faire tourner chaque support autour d'un axe et amener l'entonnoir disposé immédiatement après l'entonnoir en cours de réception des produits denses ou légers à la place de l'entonnoir précédent, la commande de ces moyens s'effectuant électriquement par l'enfoncement d'un bouton poussoir disposé sur un tableau de commande général du séparateur, lesdites vannes, la pompe, l'électro-aimant de la lame vibrante, l'agitateur étant commandés électriquement à l'aide de boutons poussoirs correspondants dudit tableau, l'ensemble de ces circuits étant placé sous le contre général dsun commutateur ne fournissant les tensions de commandes que dans une position dite position de commande manuelle. Une telle disposition facilite le contrôle des opérations et permet de déterminer aisément les meilleures conditions d'obtention de la séparation des particules. Un autre objet de l'invention est un séparateur de ce type équipé en outre dtune minuterie et d'un organe de programmation réglable, entraînant après affichage des intervalles de temps après lesquels chaque électrovanne doit entre ouverte : a) l'ouverture desdites électrovannes puis leur fermeture, b) la rotation de chaque support des entonnoirs à filtres, c) l'arrêt du dispositif de commande des alimentations en mélange à séparer et en liquide dense ainsi que l'arrêt desdits dispositifs de commande d'ouverture des électrovannes et de rotation des supports des entonnoirs à filtres après chaque tour complet de ces supports, ces diverses opérations ne s'effectuant qu'après coupure des circuits de commandes manuelles et mise sous tension des circuits contrtlés par ladite minuterie, cette coupure et cette mise sous tension s'effectuant par le basculement dudit commutateur général. On réalise de la sorte un séparateur autonome qui peut entre laissé sans aucun contrle. I1 va de soi que le séparateur se trouve placé sous hotte chaque fois que des vapeurs nocives se dégagent du liquide dense. Un autre objet de l'invention est un séparateur de ce type dans lequel les électrovannes sont constituées par un piston se terminant en biseau formant une ar'ete perpendiculaire à l'axe du tuyau flexible à obturer, un contre piston fixe, également biseauté, étant disposé de l'autre caté du tuyau souple, son arête étant en regard de celle du piston, ce dernier étant commandé par un dispositif électromagnétique. Llexpience montre en effet qu'un tel agencement convient particulièrement bien à l'obturation d'un tube susceptible de contenir encore quelques grains tombant avec la liqueur dense. Dlautres objets et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante faite en référence au dessin annexé à ce texte qui représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de la presente invention. Sur le dessin La figure 1 représente une vue schématique d'ensemble du séparateur, et la figure 2 le schéma de principe de l'électrovanne utilisée dans le séparateur. Sur la figure 1, on voit que le réservoir d'alimentation 1 permet de stocker une certaine quantité de produit brut à séparer, cette quantité pouvant d'ailleurs être importante. Son débit d'écoulement est réglable par variation de la section du diaphragme de sortie dont le type peut etre quelconque. Un vibreur 2 permet d'alimenter en produit brut une goulotte 12 susceptible de pivoter autour de l'axe 13 pour prendre une pente appropriée à la nature et à la forme des grains et les amener dans l'entonnoir de séparation 3. L'alimentation se produit pendant une durée prédéterminée, sous la commande du vibreur 2 dont l'armet est instantané. Un dispositif connu permet de régler l'intensité et la durée des vibrations. L'entonnoir de séparation 3 possède, dans sa partie supérieure, un conduit d'évacuation 14 qui permet L'écoulement des grains les moins denses, les grains les plus denses s'accumulant au fond de l'entonnoir. L'agitation du mélange contenu dans l'entonnoir 3 est commandée par un moteur 15 qui donne un mouvement alterné à la palette 4. On obtient ainsi un bon "mouillage" et une bonne suspension des minéraux. Les électrovannes 5a et 5b, dont le schéma est visible figure 2, sont concues tout spécialement pour résister à la corrosion des liqueurs denses utilisées, pour résister au cisaillement et au déchirement provoqué par le passage des grains dans les tuyaux souples 19 et 26 au moment de l'ouverture et de la fermeture très rapide des vannes et pour provoquer une large ouverture et une fermeture instantanée des passages contrtlés. Ces électrovannes sont constituées, à titre d'exemple, d'un électroaimant 16 agissant sur un piston 17, lequel, poussé par un ressort 18, écrase un tuyau souple 19 empêchant le liquide de s'écouler. La mise en courant agit sur l'électro-aimant 16 qui attire le piston 17, ouvrant ainsi largement les conduits d'évacuation. La mise hors-circuit referme la vanne grace au ressort 18 du piston. Le piston 17 glisse dans le logement 20 fixé au bâti 21 de l'électroaimant 16. I1 se termine du côté du tuyau 19 par une arete 17a. Un logement 22, située l'autre cssté du logement 20 par rapport au tuyau 19, contient un contre piston fixe 23 également biseauté et dont l'arête 23a, située au mante niveau que l'arête 17a, sert d'appui au tuyau 19. On réduit ainsi la hauteur d'écrasement du tuyau, ce qui entratne une meilleure étanchéité malgré la présence des grains dans le conduit. Une série d'entonnoirs filtrants 6a à 6f, de grande capacité, permet une évacuation rapide, par filtration, de la liqueur dense 24. Le fond de chaque entonnoir est garni d'une toile de tamis facilement démontable pour permettre un nettoyage rapide et complet. I1 peut etre également équipé d'un fond poreux. La grande capacité de ces entonnoirs contribue à l'autonomie de l'appareil. Les entonnoirs 6a à 6c sont supportés par le plateau tournant 7a, les entonnoirs 6d à 6f par le plateau tournant 7b. Ces plateaux sont commandés par un moteur-frein qui assure la rotation d'une fraction de tour dans un temps déterminé. Pour faciliter la lecture du dessin, on a représenté schématiquement cet entrannement par les deux moteurs 25a et 25b. Dans ltexèmple choisi, les entonnoirs sont amovibles. Leur nombre étant de trois par plateau, la rotation des plateaux est de 1/3 de tour. Ce dispositif permet la récupération aisée des produits contenus dans les entonnoirs venant de quitter les tuyaux souples 19 et 26 ainsi que le nettoyage des tamis, sans pour cela arr4ter la manipulation en cours. Le réservoir 8, placé sous les plateaux 7a et 7b, reçoit par les orifices 27a et 27b de la plaque 27 la liqueur dense et peut avoir une très grande capacité. Accessible et nettoyable, il permet de travailler en circuit fermé, donc d'utiliser dans les conditions les plus économiques, le liquide approprié au problème posé. Un conduit 28 relie le fond du réservoir 8 à la pompe 9. Cette pompe permet, chaque fois qu'elle est entraînée, de ramener la liqueur du réservoir 8 dans l'entonnoir de séparation 3 par le conduit 11. Un tableau de commande 10 facilite la commande de l'ensemble des appareils décrits. Ils peuvent etre commandés soit coup par coup, par l'intermédiaire de boutons-poussoirs commandant individuellement chaque élément, soit automatiquement grâce à un programmateur incorporé dans 1' appa- reil et permettant d'opérer en marche continue et en atmosphère ventilée, sous une hotte par exemple. La conduite d'une opération prévoit une série de cycles d'alimenta- tion en produit brut et en milieu dense, et le déroulement dtun cycle complet comprend lui-me^ne une série de temps morts de durées respectives variables pour la stabilisation du liquide, le mouillage des grains, la sédimentation des lourds. Le programmateur mis en service par l'interrupteur 29 et la minuterie 45 permettent de fixer le temps de chaque phase opératoire en fonction du problème étudié. La conduite manuelle de chaque phase par boutons poussoirs permet d'effectuer éventuellement des essais de mise au point et dlapproprier le programme à la séparation envisagée, compte tenu des caractéristiques propres de cette séparation. Dès sa mise en fonctionnement programmé, l'appareil peut fonctionner seul ; en outre, chaque élément étant pourvu d'un dispositif de sécurité, aucune fausse manoeuvre n'est à craindre et une marche continue sur un volume important d'échantillons peut entre parfaitement assurée. Lorsque l'on désire fonctionner coup par coup, on place le commutateur 29 sur la position manuelle N et l'on commande à volonté chacun des organes que l'on désire. C'est ainsi que les électrovannes 5a et 5b sont commandées respectivement par les boutons poussoirs 30-31 et 32-33 reliés aux connexions 34-35, les boutons 30 et 32 commandant l'ouverture et 31, 33 la fermeture. De même, un circuit 36 reliant le vibreur 2 aux boutons poussoirs 37 et 38 permet le départ et l'arret de l'alimentation. L'alimentation en liqueur dense s'effectue par les boutons 39-40 et lue circuit 41 contrlant la pompe 9.La commande du moteur 15 entratnant la palette 4 s' effectue par les boutons poussoirs 42-43 et- le circuit 44. Les moteurs 25a et 25b peuvent etre commandés par l'intermédiaire des boutons poussoirs 46, 47, du fi-l 48 et de la minuterie 45. Lorsque l'on désire fonctionner en marche automatique, on règle la minuterie 45 et le programmateur puis lton place le bouton du commutateur 29 sur la position automatique A. Le programmateur pouvant etre de type quelconque, on a seulement représenté le -bouton du commutateur 29 déclenchant sa mise en route. A titre d'exemple, lorsque le commutateur 29 se trouve sur la position automatique A, le programmateur commande le départ de l'opération de remplissage en liqueur dense du réservoir 3 par la commande de la pompe 9, la durée de la période d'alimentation et l'arret du remplissage. Le programmateur déclenche alors l'opération d'admission du produit à traiter et comme pour l'opération précédente fixe sa durée et son arrêt. La succession des opérations se poursuit automatiquement : mise en route du moteur 15 commandant l'agitateur 4 et ainsi de suite Le cycle se répète automatiquement jusqu'à ce que la totalité des entonnoirs 6a à 6c ou 6d à 6f ait défilé sous les conduits 19 ou 26. La minuterie 45 est spécialement utilisée pour le déclenchement des opérations de rotation des plateaux tournants 7a et 7b dont les durées sont nettement supérieures aux opérations commandées et contrlées par le programmateur': alimentation des liquides et produits, ouvertures des vannes, fonctionnement du ventilateur, de l'agitateur, etc... I1 est clair que de nombreux changements et adjonctions peuvent entre apportés aux divers éléments qui vi-ennent d'entre décrits sans s'écarter de l'esprit général de l'invention. C'est la raison pour laquelle on n'a pas représenté sur le dessin le ventilateur de la hotte et que l'on a laissé figurer cependant sur le tableau 10 un certain nombre de boutons poussoirs non référencés. Bien que le séparateur qui vient d'étire décrit s'applique tout particulièrement aux opérations-de laboratoire, il est aisé de modifier les dimensions de l'appareil ainsi que le nombre des entonnoirs pour passer à un appareil répondant à des opérations industrielles. REVENDICATIONS le) Séparateur automatique de particules par gravité en milieu liquide dense, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir d'alimentation à débit réglable des particules à séparer, un moyen de commande et d'arrêt du débit dudit réservoir, un entonnoir de séparation de grande capacité recevant d'une part le mélange de particules débité par le dispositif de commande et d'amnét du débit du réservoir et d'autre part un liquide dense amené par un conduit alimenté par une pompe, une première vanne ouvrant ou obturant la base de l'entonnoir, un agitateur automatique plongeant dans ledit entonnoir, un premier et un second supports perforés portant chacun un certain nombre d'entonnoirs' de récupération munis à leur partie inférieure d'une grille filtrante, lesdits supports étant mobiles pour amener successivement chacun desdits entonnoirs de récupération au-dessous de l'entonnoir de séparation pour le premier support et au-dessous de l'extrémité inférieure d'un conduit relié à la partie latérale supérieure de l'entonnoir de séparation pour le second support. une seconde vanne ouvrant ou obturant l'extrémité inférieure dudit conduit et un bac, disposé au-dessous desdits supports, recueillant le liquide dense passant à travers les filtres des entonnoirs de récupération et alimentant ladite pompe pour ramener le liquide dense dans l'entonnoir de séparation. 2') Séparateur automatique tel que revendiqué en 1 dont on associe au dispositif réglable du débit d'alimentation du réservoir contenant le mélange des particules à' 'séparer une lame vibrante dont la commande réglable permet de faire varier l'intensité et la durée des vibrations et une goulotte dont l'inclinaison est réglable autour d'un axe horizontal voisin de l'orifice du réservoir d'alimentation et relié à la lame vibrante. 30) Séparateur automatique tel que revendiqué dans 1' une quelconque des revendications 1 ou 2 dont les entonnoirs de récupération des produits denses et les entonnoirs de récupération des produits légers sont répartis circulairement sur leurs supports respectifs, chacun desdits supports ayant une série d'orifices pour recevoir les extrémités desdits entonnoirs de récupération et un axe de rotation pour amener successivement chacun desdits entonnoirs en regard des conduits d'évacuation des produits légers ou des produits lourds. 4') Séparateur automatique tel que revendiqué en 3 comportant en outre un commutateur général, des circuits électriques de commandes individuelles de chacune des vannes, de la pompe d'alimentation du liquide dense, de l'électro-aimant de la lame vibrante et du moteur de l'agitateur, chacun desdits circuits étant mis en tension ou hors tension par la manoeuvre de boutons poussoirs correspondants dudit tableau, l'ensemble desdits circuits étant placé sous tension dans une première position du commutateur général et hors tension dans une seconde position. 5 ) Séparateur automatique tel que revendiqué à la revendication 4 dont les circuits commandant la rotation des supports des entonnoirs de récupération sont placés sous le contrôle de boutons poussoirs lorsque ledit commutateur général se trouve dans sa première position. 60) Séparateur automatique tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 4 ou 5 comportant en outre un organe de programmation et une minuterie réglables, ladite minuterie contr8lant l'intervalle de temps séparant la commande de la rotation de chaque support d'entonnoir pour amener un entonnoir en position de récupération des produits lourds ou légers, l'organe de programmation entratnant la mise sous tension automatique des divers organes du séparateur selon un ordre prédéterminé lorsque ledit commutateur général est placé dans une seconde position dite de marche automatique. 70) Séparateur automatique tel que revendiqué en 6 dont l'ensemble des circuits commandés par l'organe de programmation s'arrête dès que les supports ont présenté l'ensemble des entonnoirs de récupération sous les conduits de récupération des produits lourds et légers. 8g) Séparateur automatique tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes dont les vannes sont constituées par un piston se terminant en biseau formant une arête perpendiculaire à l'axe du tuyau flexible à obturer, un contre piston fixe, également biseauté, étant disposé de l'autre c8té du tuyau souple, son arête étant en regard de celle du piston, ce dernier étant commandé par un dispositif électromagnétique.