Brevet FR2214527A1 — publié le 19740819

L'invention concerne les équipements pour la séparation centrifuge des matières en suspension, plus particulièrement les centrifugeuses horizontales de décantation pour la séparation de systèmes à trois composants avec une phase solide et deux phases liquides, la densité de l'une de ces dernières étant supérieure à celle de la phase solide. La centrifugeuse proposée peut être utilisée, par exemple, pour la fabrication de polymères, quand le polymère se trouvant dans un milieu d'essence est rincé à l'eau pour éliminer le complexe catalyseur. On connait une centrifugeuse horizontale de décantation pour la séparation de systèmes à trois composants avec une phase solide et deux phases liquides, la densité de l'une de ces dernière étant supérieure à celle de la phase solide (voir brevet N01257686 de la République Fédérale d'Allemagne). Cette centrifugeuse comporte un rotor conique tournant, à l'intérieur duquel est disposée coaxialement une vis d'Archimède. La zone du rotor disposée du côté de son extrémité de plus grand diamètre est prévue pour l'accumulation de la phase liquide lourde, est mise en communication avec une chambre annulaire adjacente au rotor et comportant un seuil d'évacuation de la phase liquide lourde contenue dans le rotor.Dans cette même zone du rotor sont percés des orifices pour la purge de la phase liquide légère. 'les orifices pour l'évacuation de la phase solide sont disposés dans la zone du rotor adjacente à son extrémité de plus faible diamère. L'amenée de la matière en suspension à traiter s'opère par l'intermédiaire d'une tubulure dont l'orifice de sortie est disposé à l'intérieur d'une chambre d'admission ménagée dans un tambour et comportant des orifices permettant le passage de la matière en suspension dans le rotor et, disposés entre lesdites zones d'accumulation du liquide lourd et d'évacuation de la phase solide. Lors de la rotation du rotor la matière en suspension à traiter est amenee par la tubulure dans la chambre d'admission du tambour de vis d'Archimède, puis elle est projectée à travers les orifices de cette dernière sur la surface conique intérieure du rotor. Sous l'action du champ centrifuge se produit la séparation de la matière 'en-suspension en ses phases composantes. La phase liquide lourde est dirigée par la surface conique du rotor vers la zone d'accumulation de la phase liquide lourde, située du coté de l'extrémité de plus grand diamètre du rotor, puis s'écoule dans la chambre annulaire et est évacuée du rotor à travers le seuil de celle-ci. La phase solide (sédiments) est véhiculée par la vis d'Ârchimède vers l'extrémité de plus faible diamètre du rotor, pour être éjectée du rotor à travers les orifices d'évacuation de la phase solide. La phase liquide légère est véhiculée dans le sens opposé au mouvement de la phase solide, vers l'extrémité de plus grand diamètre du rotor, pour être ensuite évacuée de celui-ci. L'inconvénient de cette centrifugeuse connue réside dans le fait que le mouvement de la phase liquide légère à l'intérieur de la centrifugeuse s'effectue dans le sens opposé à celui des sédiments à évacuer. Ces mouvements en sens contraires des phases à séparer réduisent l'efficacité du processus de séparation, étant donné que l'efficacité de décantation, surtour des fractions finement dispersées, est, dans ce cas, notablement réduite et qu'il se produit une perte importante de phase solide entrainée par la phase liquide légère. Une condition essentielle pour le fonctionnement correct de la centrifugeuse de décantation à vis d'Archinède est la présence d'une adhésion convenable entre la phase solide decantée (les sédiments) et le rotor, par suite du faible coefficient de frottement, ce qui entraine la cessation du déchargement et l'engorgement du rotor par les sédiments. Dans la centrifugeuse connue, en question, la formation: d'une couche de phase liquide lourde à la surface du rotor réduit l'adhésion entre les sédiments et le rotor, et donc perturbe le processus de déchargement continu des sédiments du rotor. Be but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. A det effet, l'invention vise une centrifugeuse horizontale de décantation à vis d'Archimède, destinée à la séparation de systèmes à trois composants et, dans laquelle serait assuré un mouvement direct des phases séparées et serait supprimée toute possibilité d'introduction de la phase liquide lourde dans l:a.zone du rotor où se produit la décantation et le déplacement des sédiments , en assurant ainsi un déchargement constant des sédiments du rotor. et objectif est atteint du fait que dans une centrifugeuse horizontale de décantation à vis d'Archimède, destinée à la séparation de systèmes à trois composants constitués par une phase solide et deux phases liquides, la densité de l'une de ces dernières étant supérieure à celle de la phase solide, ladite centrifugeuse étant du type comportant un rotor dont le diamètre est élargi à l'une de ses extrémités et se rétrécit à son autre extrémité, la zone du rotor adjacente à l'extrémité de plus grand diamètre du rotor étant destinée à recevoir la phase liquide lourde et communiquant avec une chambre annulaire adjacente à l'extrémité de plus grand diamètre du rotor et comportant un seuil d'évacuation de la phase liquide lourde, tandis que la zone du rotor adjacente à l'extrémité opposée, de plus faible diamètre, du rotor est pourvue d'orifices pour l'évacuation de la phase solide, ladite centrifugeuse comportant en outre, situés à l'intérieur du rotor une vis d'Archimède pour le déplacement de la phase solide, une tubulure pour l'amenée de la matière en suspension devant subir la séparation et un dispositif pour l'évacuation de la phase liquide légère, selon l'invention l'orifice de sortie de la tubulure d'amenée de la suspension est disposé- dans ladite zone du rotor adjacente à l'extrémité de plus grand diamètre de celui-ci. Il est rationnel de fixer à la paroi intérieure de l'extrémité de plus grand diamètre du rotor, dans la zone recevant la phase liquide lourde, un déflecteur annulaire assurant la déviation, dans le sens opposé à l'extrémité de plus grand diamètre du rotor, du jet de matière en suspension amenée. Le dispositif our l'évacuation de la phase liquide légère peut être constitué par des tubulures fixées dans les parois du rotor, entre les zones d'évacuation de la phase solide et de la phase liquide lourde, et passant travers les paroi du rotor de manière que leurs extrémités dépassant desdites parois vers l'intérieur du rotor, sur une longueur supérieue à l'épaisseur de la couche de phase solide véhiculée par la vis d'Archimède. Les tubulures pour l'évacuation de la phase liquide légère sont, de préférence, montées de manière à permettre leur déplacement par rapport aux parois du rotor et le réglage de la longueur de dépassement de leurs extrémités par rapport à celles-ci. Dans une centrifugeuse conforme à l'invention, le mouvement des phases séparées est direct, et la possibilité pour la phase liquide lourdel'atteinare la surface du rotor où se produit la décantation de la phase solide est supprimée, ce qui permet d'assurer un déchargement continu de la phase solide à partir du rotor. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description d'un mode non limitatif de réalisation de l'invention, illustré par le dessin unique annexé représentant une vue en coupe longitudinale d'une centrifugeuse horizontale de décantation pour la séparation de systèmes à trois composants conformément à l'invention la centrifugeuse horizontale de décantation pour la séparation de systèmes à trois composants comprend un rotor 1 comportant une extrémité de plus grand diamètre 2 et une extrémité de plus petit diamètre 3, et pourvu d'une commande de rotation (non représentée). A l'intérieur du rotor 1, coaxialement à ce dernier, est disposée une vis d'Archimède 4 comportant elle aussi une commande assurant sa rotation (non représentée).Dans la zone du rotor 1 adjacent à l'extrémité 3 sont ménagés des orifices 5 pour l'évacuation de la phase solide (sédiments). La zone 6 du rotor 1 qui est adjacente à son extrémité 2 reçoit la phase liquide lourde. La zone 6 est mise en communication par des canaux 7 avec une chambre annulaire 8 adjacente à l'extrémité 2. La chambre annulaire 8 comporte un seuil d'évacuation 9 par lequel est évacué le liquide lourd. Be seuil d'évacuation 9 est formé par un disque interchangeable permettant d'obtenir un orifice de rayon convenable pour l'évacuation du liquide lourd. L'extrémité 2 comporte un tourillon 10 à travers lequel s'engage à l'intérieur du rotor 1 une tubulure 11 amenant la matière en suspension. Sur le tourillon 10 du rotor 1 est prévue une chambre d'admission 12 comportant des orifices 13.L'orifice de sortie 14 de la tubulure 11 et la chambre d'admission 12 pourvue des orifices 13 sont disposés dans la zone 6 du rotor 1, de telle façon que la matière en suspension délivrée par la tubulure 11 débouche dans le rotor t directement dans la zone 6 où s'accumule le liquide lourd. Une telle disposition de la tubulure 11 d'amenée de la matière en suspension élimine toute possibilité de pénétration du liquide lourd dans la partie médiane du rotor 1, où s'opère le dépôt de la phase solide 15 ainsi que son transport. Sur la paroi intérieure de l'extrémité 2 du rotor 1 se trouve un déflecteur annulaire 16 qui dévie le jet de matière en suspension de manière à l'éloigner de l'extrémité 2 du rotor 1, ce qui prévient la pénétration de la matière en suspension non traitée dans la phase liquide lourde en cours d'évacuation. L'évacuation de la phase liquide légère s'opère par l'intermédiaire de tubulures 17 fixées dans la paroi du rotor 1, entre les orifices 5 pour l'évacuation de la phase solide et la zone 6 recevant la phase liquide lourde. Chaque tubulure 17 est fixée de façon à permettre le réglage de la longueur de son dépassement par rapport aux parois du rotor 1 vers l'intérieur de celui-ci. Une tclle disposition des tubulures 17, en combinaison avec l'introduction d3 la matière en suspension par l'intermédiame de la tubulurell se trouvant sur l'extrémité 2 du rotor 1, permet d'obtenir une centrifugeuse à mouvement direct dela phase liquide légère et de la phase solide au cours de leur séparation, ce qui améliore l'efficacité de l'opération de séparation tout en réduisant les pertes de phase solide entrainées avec la phase liquide légère. 'la présence du disque interchangeable constituant le seuil d'évacuation 9, ainsi que la possibilité de régler la longueur du dépassement des tubulures 17 vers l'intérieur du rotor 1 permet d'établir les rayons nécessaires à l'évacuation des liquides lourd et léger, ainsi que de traiter des suspensions dont les composants ont des denstés variant dans une plage étendue. La-modification des rayons permet également d'étab1Ar une nette frontière de séparation des phases légère et lourde dans le rotor 1, de telle façon que celle-ci soit disposée notablement plus haut- que le sédiment véhiculé, et que la phase solide soit mouillée seulement par la phase liquide légère, ce qui assure le transport fiable du sédiment ainsi que le fonctionnement continu de la centrifugeuse. 'la centrifugeuse horizontale de décantation pour la séparation de systèmes à trois composants fonctionne de la façon suivante. Pendant la rotation du rotor 1, le système de matière en suspension devant subir la séparation est amené par l'intermédiaire de la tubulure 11 dans la chambre d'admission 12, d'où il est évacué à travers l'orifice 13 vers le rotor 1. Sous l'action du champ centrifuge, le liquide lourd séparé s'accumule dans la zone 6, puis, par l'intermédiaire des canaux 7, pénétre dans la chambre annulaire 8 et est éjecté du rotor 1 à travers le seuil d'évacuation 9. La phase solide 15 entrainée par la vis d'Archimède 4 et par le flux de liquide léger est dirigée vers l'extrémité 3 du rot or 1 Au fur et à mesure du déplacement du flux dans le champ centrifuge, les particules se déposent sur les parois du rotor 1, la phase liquide se clarifie et est évacuée à travers la tubulure 17, tandis que la vis d'Archimède 4, tournant à une vitesse différant légèrement de celle du rotor 1, évacue les sédiments vers les orifices 5. Le déflecteur 16 prévient la pénétration dans les canaux 7 de la matière en suspension n'ayant pas encore subi la séparation, ainsi que l'entrainement des particules de phase solide par le flux de liquide lourd. Bien entendu, l'invention ntest nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVEND I CAT T 0N8 1. Centrifugeuse horizontale de décantation à vis d'Archimède, pour la séparation de systèmes à trois composants constituéspar une phase solide et deux phases liquides, la densité de l'une de ces dernière étant supérieure à celle de la phase solide ladite centrifugeuse étant du type comportant un rotor dont le diamètre est élargi à une extrémité et se rétrécit à l'autre, la zone du rotor adjacente à l'extrémité de plus grand diamètre du rotor étant destinée à recevoir la phase liquide lourde et communiquant avec une chambre annulaire adjacente à l'extrémité de plus grand diamètre du rotor et comportant un seuil d'évacuation de la phaseliquide lourde, tandis que la zone du rotor adjacente à l'extrémité opposée de plus faible diamètre, du rotor comporte des orifices pour ltévacuation de la phase solide, ladite centrifugeuse comprenant en outre, disposés à l'intérieur du rotor, une vis d'Archimède pour le déplacement de la phase solide, une tubulure d'amenée de la matière en suspension devant subir la séparation et un dispositif d'évacuation de la phase liquide légère, caractérisée en ce que l'orifice de sortie de la tubulure d'amende de la matière en suspension devant subir la séparation est disposé dans ladite zone du rotor adjacente à l'extrémité de plus grand diamètre de celui-ci. 2. Centrifugeuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que sur la paroi intérieure de l'extrémité de plus grand diamètre du rotor, dans la zone d'accumulation de la phase liquide lourde, est fixée un deflecteur annulaire destinée à dévier le jet de matière en suspension de manière à l'éloigner de l'extrémité de grand diamètre du rotor. 3. Centrifu,euse suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif d'évacuation de la phase liquide légère est constitué par des tubulures fixées dans les parois du rotor, entreles zones d'évacuation de la phase solide et de la phase liquide lourde, et passant à travers les parois du rotor, de manière que leurs extrémités dépassent desdites parois vers l'intérieur du rotor, et sur une longueur supérieure à l'épaisseur de la couche de phase solide véhiculée par la vis d'Archimède. 4..Centrifugeuse suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les tubulures d'évacuation de la phase liquide légère sont montées de manière à permettre leur déplacement par rapport aux parois du rotor et le réglage de la longueur de dépassement de leurs extrémité par rapport à celles-ci.