Brevet FR2247289A1 — publié le 19750509

La présente invention concerne une centrifugeuse à fonctionnement entièrement continu destinée à séparer des particules de matières solides de liquides suivant le principe de sddimentation et comprenant un tambour qui présente des parois convergeant coniquement et un dispositif pour évacuer les matières solides au niveau du plus grand diamètre des parois coniques du tambour. Des eentrifugeuses biconiques et des séparateurs ne comportant pas de garnitures internes ou chicane ont pour inconvénients que la matière solide ne peut être évacuée que par intermittence en écartant les deux parties constitutives du tambour par un actionnement hydraulique et que la fin de la durée de décharge de la matière solide ne peut pas être déterminée de manière précise de sorte que de la matière liquide risque également d'être déchargée avec la matière solide. En outre, il arrive souvent que du liquide insuffisamment clarifié soit évacué. Afin d'éviter ces inconvénients des centrifuxeuses connues du type cité, il a également été tenté de prévoir entre les parties constitutives du tambour une fente annulaire susceptible d'hêtre réglée automatiquement en cours de fonctionnement de la centrifugeuse et à travers laquelle, lorsque les deux matières (solide et liquide) on été séparées l'une de l'autre (c'est-à-dire après la phase de marche initiale de la centrifugueuse), la matière solide concentrée est évacuée en continu tandis que le liquide doit s'écouler à ltétat clarifié par des ouvertures d'écoulement réglables. Cette construction était très simple et ne comportait pas de garnitures internes ou chicanes ni, contrairement à des machines comparables, des dispositifs hydrauliques couteaux.Cependant, dans le cas de cette forme de construction, comme dans les centrifugeuses biconiques et séparateurs cités précédemment, le système à deux phases (solide et liquide) peut également steffondrer facilement lorsqu'il s'agit de matières difficiles à traiter. I1 est, en outre, connu une centrifugeuse dans laquelle la matière solide à décharger est amenée, au moyen de garnitures internes ou chicanes correspondantes, à des ouvertures prévues dans l'enveloppe cylindrique de la centrifugeuse. La décharge est commandée en fermant et libérant périodiquement ces ouvertures dans l'enveloppe de la centrifugeuse. L'inconvénient de cette réalisation réside en ee que la matière solide est chaque fois facilement débitée dans la zone des ouvertures alors que de la matière solide reste encore déposée entre ces dernières. De ce fait, le débit est irrégulier et il risque de se produire des balourds dans le corps de centrifugeuse tournant rapidement. La présente invention a pour objet, après la formation d'un tourteau de matière solide à la suite de la phase de marche initiale de la centrifugeuse, d'éviter les inconvénients connus en ce qui concerne le débit de la matière solide, de permettre une décharge continue de la matière solide et de maintenir le système à deux phase c'est-à-dire une séparation nette s'établissant, après la phase de marche initiale de la centrifugeuse, dans la tambour entre la matière solide et le liquide.En outre, il s'agit suivant la présente invention d'obtenir l'effet recherché d'une manière simple, en particulier sans garnitures internes ou chicanes ni moyens auxiliaires hydrauliques coûteux. I1 s'agit essentiellement pour des organes mécaniques à réglage variable dans de larges domaines d'être utilisés de manière à obtenir des résultats de séparation optimaux pour les suspensions les plus diverses. Ce problème est résolu suivant la présente invention au moyen d'une bague de commande qui, disposée au niveau du plus grand-diamètre des parois coniques du tambour et constituant une liaison étanche entre les parties constitutives du tambour,- présente des ouvertures de sortie réparties régulièrement sur la circonférence, laquelle bague de commande peut, en vue de décharger les particules de matière solide, tourner saune vitesse relative par rapport aux parois du tambour et porte des dispositifs de fermeture coopérant avec les ouvertures de sortie afin d'ouvrir et de fermer ces dernières en cas de variations de la vitesse de rotation.Suivant une autre caractéristique de l'invention, la bague de commande présentant des ouvertures de sortie réparties uniformément sur la circonférence peut etre disposée à la périphérie des demi-coquilles coniques et les embouchures des ouvertures de sortie peuvent être fermées et ouvertes par des leviers de fermeture montés sur la bague de commande de manière à pouvoir tourner. Sur la paroi extérieure d'une demi-coquille du tambour, il peut être prévu avantageusement des butées coopérant avec les leviers de fermeture et qui, lorsqu'un mouvement relatif s'instaure entre la demi-coquille du tambour qui les porte et la bague de commande, font pivoter les leviers de fermeture.Chaque levier de fermeture peut présenter un nez de passant la bague de com mande latéralement et avec lequel la butée vient en contact pour faire pivoter le levier de fermeture. Les leviers de fermeture susceptibles de pivoter peuvent, en outre, présenter, sur la périphérie, des parties courbées vers l'extérieur et vers l'intérieur en forme de cames de commande destinées respectivement à fermer et ouvrir les ouvertures de sortie. Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le levier de fermeture peut présenter, sur la périphérie, plusieurs nez disposés en forme de roue à rochet, qui provoquent avec les butées un pivotement intermittent du levier de fermeture, et plusieurs ouvertures destinées à entre amenées en coïncidence avec les embouchures des ouvertures de sortie, le nombre de ces ouvertures étant adapté au nombre des nez. Dans les leviers de fermeture, il peuten outre être inséré des plaques d'étanchéité qui, dans la position de fermeture des leviers de fermeture, se trouvent devant les embou chures des ouvertures de sortie. Pour des raisons d'ordre constructif, il est avantageux qu'un bord limite de l'ouverture de sortie prévue dans la bague de commande,soit placé à peu près au sommet du cône et l'autre bord limite à l'extérieur de ce sommet. Les fentes formées entre les surfaces de séparation de la bague de com manae et les surfaces de séparation des demi-coquilles du tam- bour sont avantageusement étanchéifiées par des bagues d'étanchéité qui sont maintenues ou guidées par des bagues de serrage présentant de préférence une section transversale angulaire. Afin que les fentes s'étendant entre les surfaces de séparation de la bague de commande et des demi-coquilles du tambour puis- sent encore plus facilement etre étanchéifiées, il convient de prévoir que ces surfaces s'étendent chaque fois de manière inclinée en direction du sommet du cône des parois de la centrifugeuse. La bague de commande, qui doit tourner à la même vitesse que les demi-coquilles du tambour ou à une vitesse différente par rapport à ces dernières, peut être placée sur un disque porteur susceptible d'être entraîné à une vitesse de rotation égale à ou différente de celle des demi-coquilles du tambour. En principe, le disque porteur et les demi-coquilles du tambour peuvent être commandés par un moteur commun et cela, au choix, par l'intermédiaire d'un ou deux mécanismes de commande à courroie présentant des rapports de transmission différents, les mécanismes de commande à courroie pouvant être mis en action et hors d'action par l'intermédiaire d'embrayages. La commande peut également s'effectuer par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission d'un autre type réalisé de manière correspondante et capable d'entrarner la bague de commande ou les demicoquilles du tambour à une vitesse égale ou différente. De plus, la centrif;ugeuse suivant l'invention peut, cependant, également être réalisée de façon que, à la place du levier de fermeture, il se trouve sur l'une des demi-coquilles coniques du tambour une bague de fermeture munie d'au moins une ouverture et que, les demi-coquilles du tambour et la bague de commande tournant à dee vitesses différentes, les ouvertures dans la bague de commande et dans la bague de fermeture soient chaque foi8 à nouveau amenées en coîncidence de manière à début ter la matière solide par ces ouvertures. Dans le cas d'une telle forme de réalisation d'une centrifugeuse suivant l'invention, lorsque les demi-coquilles du tambour et la bague de commande tournent à une même vitesse, à laquelle s'établit le système -8 phases solide et liquide, la bague de commande et la bague de fermeture sont maintenues l'une par rapport à l'autre dans une position telle que les ouvertures de la bague de commande et de la bague de fermeture ne se recouvrent pas. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide de l'exemple de réalisation illustré aux dessins annexés. La fig. 1 représente schématiquement une centrifugeuse suivant l'invention comprenant un mécanisme de commande à deux courroies entrainé par un seul moteur et muni d'embrayages appropriés. La fig. 2 représente, en coupe, la partie périphé rique de la centrifugeuse désignée par "A" à la fig. 1. Les fig. 3 et 4 sont des vues de dessus d'une partie périphérique de la centrifugeuse, des leviers de fermeture prévus sur une bague de commande se trouvant dans différentes positions. Les fig. 5 et 6 sont des vues de dessus d-e la périphérie d'une centrifugeuse suivant l'invention dont les leviers de fermeture sont munis de nez réalisés de manières différentes sous forme de roue à rochet. La centrifueuse à fonctionnement complètement continu représentée aux dessins sert à séparer des particules de matières solides de liquides suivant le principe de sedimenta- tion. La centrifugeuse présente des demi-coquilles formant tambour 1 s'étendant de manière coniquement convergente et susceptibles de tourner ainsi que des ouvertures 2 prévues sur la périphérie du cane 3 pour la décharge des particules de matières solides. Aune plus grande distance du sommet 4 du cône, il est prévu des ouvertures de sortie 5 pour le liquide séparé. La-suspension est introduite, de la manière habituelle, par une ouverture 6 dans l'arbre 7. Les deux demi-coquilles formant tambour la et lb sont entraînées par un moteur 13 par l'intermédiaire d'un mécanisme de commande à courroie dentée 8 constitué par la courroie 9 et les deux poulies 11 et 12. Le couple est transmis par la poulie 11 à l'arbre 14 et par ce dernier, de manière connue, aux deux demi-coquilles la et lb constituant le tambour. Sur la périphérie du cone 3, il se trouve une bague de commande en deux parties 15 qui est fixée à un disque porteur 16. Dans la bague de commande 15, il est prévu au moins une ouverture 2 qui s'étend à peu près radialement à partir de la périphérie du cône. La direction principale dans laquelle l'ouverture s'étend peut cependant être inclinée par rapport à un rayon. L'ouverture de sortie s t élargit dans la direction de sortie. Dansla bague de commande 15 peuvent être prévues des ouvertures de sortie additionnelles 2 réparties autant que possible uniformément sur la circonférence afin d'éviter des balourds dans le corps de la centrifugeuse.Les ouvertures de sortie 2 sont, en outre, disposées dans la bague de commande 15 de façon que leurs bords limites 17 touchent, d'un côté, à peu près le sommet 4 du cane 3 et que les bords limites 18 se terminent, de l'autre côté, légèrement à l'extérieur du sommet 4 du c8ne 3. Les surfaces de séparation 21, 22, 23 et 24 des demi-coquilles formant tambour la et lb et des éléments constitutifs de la bague de commande 15a et 15b respectivement sont placées aussi près que possible de l'entrée 19 des ouvertures de sortie 2. Ces surfaces de séparation 21 à 24 enferment entre elles des fentes 25 et 26 qui s'étendent de manière inclinée par rapport au sommet 4 du cône 3 afin de faciliter l'étanchéification. Cette étanchéification est assurée par des bagues d'étanchéité 27 et 28 qui sont maintenues ou guidées par des bagues de serrage 29, 30, 31 et 32 présentant de préférence une section transversale angulaire. Les bagues de serrage 29 à 32 sont fixées par des vis 33 respectivement aux demi-coquilles formant tambour la et lb et aux éléments constitutifs de la bague de commande 15a et 15b. L'embouchure 34 de chaque ouverture de sortie 2 peut être fermée par un levier de fermeture 35 fixé à la bague de commande 15 de manière à pouvoir tourner. Le levier de fermeture 35 agissant à la manière d'un poussoir est muni de saillies en forme de came 36 et d'évidements 37. Dans la position du levier de fermeture 35 représentée à gauche sur la fig. 3 et à droite sur la fig. 4, la saillie en forme de came 36 ferme chaque fois l'embouchure 34 de l'ouverture de sortie 2. Afin d'améliorer l'étanchéification, il est inséré dans le levier de fermeture des plaques d'étanchéité 38 qui, dans la position de fermeture du levier de fermeture 35, se trouvent intimement en contact avec les embouchures 34 de l'ouverture de sortie 2. Dans la position représentée à droite à la fig. 3 et à gauche à la fig. 4, le levier de fermeture 35 se trouve chaque fois tourné de façon que l'embouchure 34 des ouvertures de sortie 2 soient libres. Dans cette position, il peut être déchargé de la matière solide. Sur l'une des demi-coquilles la constitutives du tambour, il est prévu des butées 39 qui, comme représenté à la fig. 2, dépassent la bague de commande 15 vers le bas. Avec leur partie 40 dépassant la bague de commande 15 vers le bas, les butées 39 peuvent entrer en contact avec un nez 41 du levier de fermeture 35. Dans certaines positions de pivotement du levier de fermeture 35, le nez 41 dépasse à son tour la bague de commande t5 du côté voisin de la butée 39. ne telle position de pivotement du levier de fermeture 35 est représentée sur la côté gauche de la fig. 3. En cas de vitesse de rotation relative entre la demi-coquille de tambour la et la bague de commande 15, le nez 41 est entraîné par la partie 40 de la butée 39 de manière à faire pivoter le levier de fermeture 35. Le levier de fermeture 35 peut, cependant, également être réalisé sous forme de roue à rochet présentant plusieurs nez de façon que les parties 40 des butées 39 qui passent devant le levier de fermeture 35 entraînent chaque fois à nouveau, de manière intermittente, les nez saillants 48 du levier de fermeture 47. Ainsi, lorsqu' un nez est entralané, -l'embouchure 34 de ltouverture de sortie correspondante 2 rouvre et, lors de la phase d'entralnement suivante, cette embouchure se ferme à nouveau. Dans les positions d'ouverture, l'ouverture 2 se trouve alors chaque fois en coïncidence avec une ouverture 46.Ainsi, la fig. 5 montre une position du levier de fermeture 47a dans laquelle l'ouverture 2 est libérée, alors que la fig. 6 montre une position du levier de fermeture 47b dans laquelle ltouver- ture 2 est fermée. Le mouvement des butées 39 par rapport au levier de fermeture 35 est obtenu du fait que les demi-coquilles formant tambour la, lb effectuent un mouvement relatif par rapport à la bague de commande 15. Cela signifie que, dans ce eas, la demicoquille la du tambour et le disque porteur 16 doivent être entraînés à des vitesses de rotation différentes. Pour cela il est prévu un mécanisme de commande à courroie additionnel 42 qui présente un rapport de transmission légèrement différent de celui du mécanisme de commande à courroie 8.Si les demi-coquilles du tambour I et le disque porteur 16 doivent être entraînés à vitesse égale, l'embrayage désigné à la fig. 1 par 43 est enclenché et le mécanisme de commande à courroie 8 entraîne à la meme vitesse de rotation, d'une part, par l'intermédiaire de l'arbre 14 les demi-coquilles formant tambour 1 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une clavette 44 et de l'embrayage 43 le disque porteur 16 et, par suite, la bague de commande 15. S'il s'agit, cependant, d'entrainer les demi-coquilles formant tambour 1 et le disque porteur 16 à des vi tesses différentes, l'embrayage 43 est désacouple et l'emJ brayage 45 est enclenché.L'arbre 14 et les demi-coquilles formant tambour 1 sont alors entraînés par l'intermédiaire du mécanisme de commande à courroie 8. Le disque porteur 16 est entraîné, par l'intermédiaire du mécanisme de commande à courroie 42, avec un rapport de transmission différent de celui des demi-coquilles formant tambour 1. A la place du mécanisme de commande à courroie, on peut également utiliser un mécanisme de transmission à engrenages ou analogue, réalisé de manière appropriée, pour commander la centrifugeuse. Une centrifugeuse réalisée suivant la présente invention a pour avantage de pouvoir être réglée pour le traitement de différents produits. Ceci peut se faire, d'une part, en agissant sur la vitesse de rotation différentielle lors de la décharge de matière solide et, d'autre part, par un choix ap propre du réglage du dispositif de commande et/ou de fermeture. Par un réglage des leviers de fermeture 35, facile à choisir, on peut, lorsqu'il s'agit de produits présentant une bonne aptitude à la sédimentation ou de produits à haute teneur en ma tiere solide, faire débiter à toutes les ouvertures de sortie 2 constamment de la matière solide concentrée. Si les produits traités présentent des propriétés de sédimentation qui ne permettent qu'une décharge lente de la matière à séparer, il est possible de ne pas amener tous les leviers de fermeture en même temps dans la position de fermeture. Ceci se réalise en amenant, avant le début de la centrifugation, une partie des leviers de fermeture dans la position représentée sur le côté droit de la fig. 4. Ainsi, la position du levier de fermeture ne varie pas lors du passage de la butée 39 devant le levier de fermeture 35. L'ouverture de sortie correspondante reste donc fermée.D'autres leviers de fermeture, qui se trouvaient au début de l'opération de centrifugation dans la position représentée à gauche à îa fig. 3, pivotent, lorsqu'on fait tourner les demi-coquilles formant tambour I et le disque porteur 16 à des vitesses de rotation différentes, sous l'action de la butée 39 à partir de la position représentée sur le côté gauche de la fig. 3 dans la position représentée à droite à la fig. 3 et à gauche à la fig. 4. Le débit de la matière solide concentrée dans chaque cas de manière continue et régulière puisque la bague de commande, par suite de la vitesse de rotation différentielle par rapport au tambour, fait passer les ouvertures de sortie ouvertes constamment devant les particules de matière solide tassées à l'intérieur du tambour. On réalise, par conséquent, un genre de "pelage" uniforme de la matière solide. Ce "pelage" se déroule au niveau de la section transversale la plus étroite des demi-coquilles formant tambour à l'endroit où la pression à l'intérieur de la matière solide concentrée est maximale. Afin de maintenir le système à deux phases (solideZli- quide) à l'intérieur du tambour on peut faire varier dans de larges intervalles la quantité de matière débitée. Un autre avantage de la présente invention réside en ce que dans cette forme de construction le nombre de pièces soumises à l'usure est réduit. En effet, les seules pièces qui risquent sensiblement de s'user sont les deux bagues d'étant chéité 27 et 28 qui peuvent cependant, en cas dtusure, etre facilement échangées en enlevant les bagues de serrage 29 à 32. REVENDICATIONS 1 - Centrifugeuse à fonctionnement entièrement continu destinée à séparer des particules des matières solides de liquides suivant le principe de sédimentation et comprenant un tambour présentant des parois coniquement convergentes et un dispositif pour décharger les matières solides au niveau du plus grand diamètre des parois coniques du tambour, caractérisée en ce qu'elle comporte une bague de commande 15 qui, disposée au niveau du plus grand diamètre des parois coniques du tambour et constituant une liaison étanche entre des parties constitutives ssu tambour, présente des ouvertures de sortie 2 réparties régulièrement sur la périphérie, laquelle bague de commande 15 peut tourner avec une vitesse relative par rapport aux parois la, lb du tambour afin de décharger les particules de matières solides et porte des dispositifs de fermeture 35, 39 coopérant avec les ouvertures de sortie 2 afin d'ouvrir et de fermer ces dernières en cas de variations de la vitesse de rotation. 2 - Centrifugeuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la bague de commande 15 est munie, à la périphérie des demi-coquilles coniques formant tambour la, lb, d'ouvertures de sortie 2 réparties régulièrement sur la circonférence et en ce que les embouchures 34 des ouvertures de sortie peuvent être fermées ou ouvertes par des leviers de fermeture 35, 47 montés sur la bague de commande de manière à pouvoir tourner. 3 - Centrifugeuse suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'il est prévu sur la paroi extérieure d'une demi-coquille la du tambour, des butées 39, 40 coopérant avec les leviers de fermeture 35, 47 et qui, en cas de mouvement relatif entre la demi-coquille de tambour la qui les porte et la bague de commande 15, font pivoter les leviers de fermeture 35, 47. 4 - Centrifugeuse suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le levier de fermeture 35 présente un nez 41 dépassant la bague de commande 15 latéralement et avec lequel la butée 39, 40 entre en contact pour faire pivoter le levier de fermeture 35. 5 - Centrifugeuse suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les leviers de fermeture 35, susceptibles de pivoter, présentent à leur périphérie des parties courbées vers l'extérieur et vers l'intérieur en forme de came 36 > 37 destinées respectivement à fermer et ouvrir les ouvertures de sortie 2. 6 - Centrifugeuse suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le levier de fermeture 47 présente, à sa périphérie, plusieurs nez 48 disposés en forme de roue à rochet et qui provoquent, en coopération avec les butées 39, 40, un pivotement intermittent du levier de fermeture 47, et plusieurs ouvertures 46 destinées à être amenées en colnci- dence avec les embouchures 34 des ouvertures de sortie 2, le nombre d'ouvertures 46 étant adapté à celui des nez. 7 - Centrifugeuse suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce qu'il est inséré dans les leviers de fermeture 35 des plaques d'étanchéité 38 qui, dans la position de fermeture des leviers de fermeture 35, se trouvent devant les embouchures 34 des ouvertures de sortie 2. 8 - Centrifugeuse suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'un 17 des bords limites de l'ouverture de sortie 2 prévue dans la bague de commande 15 est situé à peu près au sommet 4 du cône et l'autre bord limite 18 se trouve à l'extérieur de ce sommet. 9 - Centrifugeuse suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les fentes 25, 26 formées entre les surfaces de séparation 23, 24 de la bague de commande 15 et les surfaces de séparation 21, 22 des demi-coquilles formant tambour ta, lb sont étanchéifiées par des bagues d'étanchéité 27, 28 qui sont maintenues ou guidées par des bagues de serrage 29, 30, 31 et 32 présentant de préférence une section transversale angulaire. 10 - Centrifugeuse suivant la revendication 2, caractori- sée en ce que les fentes 25, 26 s'étendent entre les surfaces de séparation 21, 22, 23 et 24 de la bague de commande 15 et des demi-coquilles formant tambour la, lb de manière inclinée en direction du sommet 4 du cône 3. 11 - Centrifugeuse suivant l'une des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que la bague de commande 15 est placée sur un disque porteur 16 qui peut être entraîné à une vitesse de rotation égale a' ou différente de celle des demi-coquilles forant tambour la, lb. 12 - Centrifugeuse suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le disque porteur 16 et les demicoquilles formant tambour la, lb peuvent être entrainés par un moteur cori;nun 13 et cela, au choix, par l'intermédiaire d'un ou deux mécanismes de commande à courroie 8, 42 présentant des rapports de transmission différents, lesquels mécanises de commande peuvent être mis en action et hors d'action par l'intermédiaire d'embrayages 43, 45. 13 - Centrifugeuse suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le disque porteur 16 et les demicoquilles formant tambour la, lb peuvent etre commandés par un moteur commun 13 et un mécanisme de transmission à engrenages à rapport de transmission variable.