Brevet FR2122447A1 — publié le 19720901

i 2122447 La présente invention porte sur un procédé pour la commande automatique de l'évacuation d'une fraction concentrée hors du rotor d'une centrifugeuse par intermédiaire de buses d'évacuation ou de décharge; elle concerne également un dispositif adapté à la mise en 5 oeuvre de ce procédé, les buses d'évacuation étant munies de tiges ae soupape dont la position est déterminée par des organes de réglage travaillant automatiquement. Les procédés utilisés actuellement pour évacuer une fraction concentrée de dispersions ae produits soliaes dans des liquides au 10 moyen ae dispositifs de réglage travaillant automatiquement dans le rotor d'une centrifugeuse reposent la plupart du temps sur le principe d'une commande hydraulique de la fermeture de soupape des buses d'évacuation. Lorsque cette commande s'effectue suivant un programme détermi-15 né, par exemple à aes intervalles de temps fixés, il est impossible d'obtenir une coïncidence parfaite entre le volume de la fraction évacuée et celui de la fraction concentrée produite. Pour empêcher que le rotor ne soit engorgé par le matériau qui se dépose, on évacue chaque fois un volume supérieur au volume produit, une partie de 20 la fraction non concentrée étant en même temps évacuée de sorte que la concentration résultante est plus faible. Des procédés plus perfectionnés reposent sur le fait que la pression hydrostatique dépend de la concentration de la dispersion centrifugée, ou bien ils utilisent les-variations de volume de la 25 fraction concentrée lorsque le dépôt dans le rotor de la centrifugeuse monte ou descend d'une façon radicale. Mais ces procédés d'évacuation de la fraction concentrée ont eux aussi un inconvénient consistant dans la faiblesse de l'effet de concentration et dans le rendement plus faible, car une commande hydraulique aes fermetures de 30 soupape réglée de façon constante n'est pas influencée seulement par la pression ou le volume de la fraction concentrée déposée mais aussi par la pression de la dispersion centrifugée dans le rotor, cette dispersion se trouvant dans l'espace situé centripètement au-dessus du dépôt. Cette pression subit des variations notables en raison d' 35 irrégularités de fonctionnement, comme par exemple en cas de variation du débit de passage de la dispersion et de variation de la contre-pression de la fraction clarifiée, ce qui agit défavorablement sur le mode de fonctionnement de la commande des fermetures de soupape et sur la régularité de la densité ae la fraction concentrée éva-40 cuée. 72 01377 2 2122447 les inconvénients susdits sont supprimés par le procédé selon l'invention et par le dispositif prévu par elle pour la commande automatique de l'évacuation de la fraction concentrée hors du rotor d'une centrifugeuse par l'intermédiaire de buses d'évacuation en 5 fonction de l'élévation ou de l'abaissement du niveau du dépôt ; l'invention est caractérisée en ce que l'ouverture et la fermeture aes buses d'évacuation sont provoquées par les déformations d'un corps élastiquement déformable qui est disposé dans la zone des variations radiales d'un niveau "inférieur" ou radialement extérieur 10 et a'un niveau "supérieur" ou raaialement intérieur du dépôt dans le rotor, et qui, pour commander l'évacuation, s'allonge ou se raccourcit dans la direction radiale de la centrifugeuse suivant que la pression du dépôt s'élève ou s'abaisse, l'influence de la pression de la dispersion traitée située centripètement au-dessus 15 du aépôt, qui s'exerce sur le. corps élastiquement déformable, étant annulée grâce à l'utilisation d'un corps élastiquement déformable, aont la variation ae volume sous l'effet de la pression correspond à la variation ae volume ae liquides sous l'effet de la pression. On obtient ainsi selon l'invention un effet technique essentiel 20 de commande ae buses ae sortie car cet effet est uniquement provoqué par aes différences de pression du niveau supérieur et du niveau inférieur du dépôt, en éliminant toute influence de variations quelconques de la pression ae la dispersion centrifugée qui se trouve centripètement au-dessus du aépôt, ce qui assure une évacuation d' un volume de fraction concentrée qui coïncide avec le volume produit^ 25 et donne ainsi l'assurance d'obtenir la densité maximale ae la fraction évacuée. Un autre avantage est que le dispositif en question pour une commande automatique des buses d'évacuation possède des organes de réglage dont la partie constitutive essentielle doit seulement être elastiquement déformable, ce qui est facile à réaliser 30 au point de vue technique. Chaque élément de réglage possède un corps élastiquement déformable qui peut s'allonger et se raccourcir dans la direction radiale de la centrifugeuse, aont les variations ae volume sous l'effet de la pression correspondent aux variations de volume aes liquides 35 sous l'effet ae la pression et qui, par son extrémité éloignée de l'axe du rotor est fixé au moyen d'un support dans le rotor de la centrifugeuse et, à son extrémité située du côté ae l'axe du rotor, est muni d'une pièce d'appui à laquelle est accrochée une tige de 40 soupape passant par l'axe du corps élastiquement déformable. 72 01377 3 2122447 Grâce à cette solution concrète, on obtient un type de dispositif très simple, cette simplicité se traduisant par un faible prix de revient, une grande facilité d'entretien et notamment une grande sûreté de fonctionnement, la totalité du mécanisme de réglage se 5 compose essentiellement d'une tige de soupape qui traverse un corps élastiquement déformable. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel : 10 - la figure 1 représente une partie de rotor de centrifugeuse en coupe perpendiculaire à l'axe de rotation ; - les figures 2 et 3 représentent à plus grande échelle l'élément de réglage respectivement avec buse fermée et buse ouverte. La figure 1 représente de façon simplifiée une partie d'un 15 rotor 1 de centrifugeuse dans un plan de coupe passant par les buses de sortie, perpendiculairement à l'axe du rotor. Dans la partie centrale du rotor 1 se trouve la chambre de centrifugation 3 avec un séparateur centrifuge non représenté (par exemple un séparateur à plateau) et avec une arrivée pour la dispersion et une évacuation 20 de la fraction centrifugée. Dans la partie circonférencielle du rotor 1 se trouve la chambre de concentration 4 qui est partagée en compartiments en forme de secteurs A, B, C, D, etc... dans lesquels se dépose la fraction concentrée dont le niveau supérieur représente une face cylindrique de rayon niveau inférieur une 25 surface cylindrique de rayon R^. Chaque compartiment en secteur A, B, C, D ... de la. chambre de concentration 4 se prolonge dans le sens radial par une buse de sortie 2 qui est commandée par un élément de réglage 5. Chaque élément de réglage 5 se compose d'un corps élastiquement déformable 6, d'une garniture rigide 7, d'une tige de 30 soupape 8 et d'un support 9. Le corps élastiquement déformable 6 est ancré par son extrémité opposée au milieu de la centrifugeuse sur le support 9 fixé au rotor 1. Le corps élastiquement déformable 6 doit être fait en matériau qui soit suffisamment élastique (qui reprenne sa forme ini-35 tiale après avoir été déformé) et dont le volume ne dépende que très peu des variations de pression, d'une façon analogue aux liquides dont c'est une propriété caractéristique. En outre il est avantageux que le matériau dont est fait le corps élastiquement déformable 6 possède un poids spécifique proche 40 du poids spécifique de la dispersion traitée dans la chambre de 72 01377 4 2122447 centrifugation 3« A ces deux conditions répond par exemple le caoutchouc plein qui est pratiquement incompressible et parfaitement élastique et dont le poids spécifique peut être facilement adapté au poids spécifique nécessaire au moyen d'une charge. Le caoutchouc 5 provenant par exemple d'an mélange de caoutchouc naturel sans charge a, par exemple, un poids spécifique de 960 kg/m^, tandis que les dispersions habituellement traitées ont rarement un poids spécifique inférieur et, pour des valeurs plus élevées, on peut adapter le poids spécifique du mélange de caoutchouc au moyen de char-10 ges appropriées. La commande de l'élément de réglage automatique de la sortie par les buses d'évacuation s'effectue selon l'invention de la façon suivante. Dans la chambre de centrifugation 3 on sépare de la dispersion 15 traitée la fraction concentrée qui, au fur et à mesure que la concentration progresse, se rassetoble sous l'action de la force, centrifuge dans les différents secteurs A, B, C, D„etc... de la chambre de concentration 4 et les remplit dans la zone des niveaux supérieur et inférieur de dépôt à surfaces cylindriques de rayon 20 E2 et Tant que le niveau de la fraction concentrée déposée ne dépasse pas la limite inférieure déterminée par la surface cylinarique de rayon Rcomme le représentent les figures 1 et 2 pour le secteur B, la surface de l'organe de réglage 5 est soumise à la force 25 centrifuge de la dispersion traitée qui entoure cet organe de réglage et remplit la chambre de centrifugation 3 dans la direction allant du dépôt vers le milieu du rotor. Grâce au fait que le taux de compressibilité en volume du corps élastiquement déformable 6 est le même que celui des liquides, ce 30 corps élastiquement déformable 6 est ici à ce point de vue une partie adéquate du contenu hydraulique représenté par la dispersion traitée. En conséquence la force centrifuge de la dispersion traitée ne provoque pas de déformation du corps élastiquement déformable 6, même pas lorsque, par suite d'irrégularités de fonctionnement telles 35 que par exemple variation du régime de rotation, la force centrifuge varie. Pendant l'opération décrite ci-dessus, tant que le dépôt ne dépasse pas le niveau donné par la surface cylinarique de rayon R^, comme le montrent les figures 1 et 2 pour le secteur B, la buse de 40 sortie 2 reste fermée par la tige de soupape 8 de l'organe de régla 72 01377 5 2122447 ge 5« Mais dès que le dépôt qui va en s'élevant en direction du milieu du rotor dépasse la surface cylinarique de rayon il commence à entourer le corps élastiquement déformable 6 de l'organe de réglage 5 et, étant donné que la fraction concentrée possède un 5 poids spécifique supérieur à celui ae la dispersion traitée qui a été refoulée hors ae cet espace, il agit avec une pression plus forte sur le corps élastiquement déformable 6 aux points de contact avec celui-ci et tend à le déformer dans le sens vertical vers la tige de soupape 8 en le rallongeant en même temps dans la chambre 10 de centrifugation 3 en direction du milieu du rotor où. se trouve la dispersion traitée possédant un poids spécifique plus petit et ayant par conséquent un effet de force centrifuge inférieur. Dans le secteur C ae la chambre de concentration 4, aux figures 1 et 3» on a montré comment le dépôt de la fraction concentrée a atteint le 15 niveau supérieur à surface cylindrique de rayon R^ et a ainsi déformé le corps élastiquement déformable 6. Dans ce cas le corps élastiquement déformable 6 à poids spécifique plus faible est entouré par la fraction concentrée déposée à poids'spécifique -plus élevé, le corps élastiquement déformable 6 20 a donc été comprimé perpenaiculairement à l'axe de l'organe de réglage 5 et, par force de poussée hydrostatique, a été étiré en longueur ae sorte qu'en même temps la garniture rigide 7 avec la tige de soupape 8 qui lui est accrochée, s'est soulevée en ouvrant la buse ae sortie 2« 25 L'ouverture ae la buse de sortie 2 provoque l'évacuation par centrifugation de la fraction concentrée hors du secteur G du rotor 1 jusqu'au moment où le contenu de la fraction concentrée dans la chambre de concentration 4 est retombé à hauteur du niveau inférieur à surface cylindrique de rayon R^, et on retrouve le cas indiqué 30 pour le secteur B, où. l'organe de réglage 5 entouré par la dispersion non encore traitée, dont la force centrifuge ne provoque pas de déformation du corps élastiquement déformable 6, revient dans sa position initiale, en même temps que s'abaisse la garniture rigide 7 avec la tige de soupape 8 qui lui est aecroahée, et que se ferme 35 à nouveau la buse de sortie 2. La sortie par force centrifuge est interrompue et la fraction concentrée recommence à se déposer. Le cycle qui vient d'être décrit recommence. Avec le mode de fonctionnement de l'organe de réglage 5 tel qu'il vient d'être décrit, il se produit des déplacements axiaux de 40 la tige de soupape 8 qui passe à travers le corps élastiquement 72 01377 6 2122447 déformable 6, comme le représentent les figures 2 et 3» les deux éléments en question restant néanmoins étroitement ajustés l'un dans l'autre. Ceci est rendu possible par la capacité de déformation à la poussée du corps élastiquement déformable 6 qui est ici utilisé 5 à plein. On obtient ainsi une étanchéité parfaite du mécanisme de l'élément de réglage 5 à l'intérieur duquel la dispersion traitée ne peut pas pénétrer de sorte que la sécurité de fonctionnement est parfaitement assurée. Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent être 10 utilisés pour faire décanter et pour concentrer des dispersions à grains fins de substances solides dans des liquides, c'est-à-dire tous genres de suspensions, et pour séparer des constituants lourds dans des combinaisons de liquide. Ce vaste domaine d'utilisation est rendu possible par la simplicité particulière, dans sa réalisation 15 concrète, qui marque le type d'élément de réglage 5 à. corps élastiquement déformable 6„ Il est évident que le même effet peut être obtenu en recourant à d'autres solutions au point de vue constructif, par exemple en suspendant le corps élastiquement déformable 6 au lieu de le soute-20 nir par un support 9. On pourrait aussi employer pour le corps élastiquement déformable 6 un autre matériau que le caoutchouc, par exemple une enveloppe souple remplie ae liquide. 72 01377 7 2122447 REVENDICATIONS 1. Procédé de commande automatique de l'évacuation a'une fraction concentrée hors du rotor d'une centrifugeuse par l'intermédiaire de buses d'évacuation ou ae sortie en fonction ae l'élévation et de l'abaissement du niveau du dépôt, caractérisé en ce que l'ou-5 verture et la fermeture aes buses d'évacuation sont provoquées par les modifications de forme a1un corps élastiquement déformable qui est disposé dans la zone aes variations radiales d'un niveau supérieur et d'un niveau inférieur du aépôt dans le rotor et qui, suivant que la pression du dépôt s'élève ou s'abaisse, s'allonge ou 10 se raccourcit dans le sens radial de la centrifugeuse pour commander l'évacuation, l'influence sur le corps élastiquement déformable de la pression de la dispersion traitée qui se trouve dans l'espace situé centripètement au-dessus du dépôt, étant annulée grâce à l'utilisation d'un corps élastiquement déformable dont les 15 variations de volume sous l'effet de la pression correspondent aux variations de volume des liquides sous l'effet de la pression, 2. Dispositif adapté à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, utilisant des buses d'évacuation qui sont ouvertes et fermées par des tiges de soupape dont la position est commandée 20 par des organes de réglage fonctionnant automatiquement, caractérisé en ce que chaque élément de réglage possède un corps élastiquement déformable qui peut s'allonger et., se raccourcir dans la direction radiale du rotor de la centrifugeuse, qui sé^ trouve dans la zone de variation radiale du niveau supérieur et du niveau inférieur du 25 dépôt, et dont la compressibilité en volume correspond à la compres-sibilité en volume des liquides. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps élastiquement déformable est ancré au rotor, par son extrémité opposée au centre du rotor de la centrifugeuse, au moyen d'un 30 support et est muni, à son extrémité située du côté du milieu du rotor, d'une garniture à laquelle est accrochée une tige de soupape qui passe par l'axe du corps élastiquement déformable, 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le poids spécifique du corps élastiquement déformable est adapté à 35 celui de la dispersion traitée.