Brevet FR2333576A1 — publié le 19770701

L'invention se rapporte à une centrifugeuse en continu, a axe vertical, comprenant une enveloppe cylindrique de section circulaire ainsi qu'une tubulure de déversement qui dirige centralement le produit devant faire l'objet de la séparation sur une te te de distribution en champignon. Les centrifugeuses de ce type prennent une importance croissante dåns les activités d'analyse, mais aussi dans celles de préparation pour la séparation de phases (solide/ liquide ou liquide/liquide). I1 faut aussi comprendre en prin cipe dans ces activités l'extraction, c'est-à-dire l'elimina- tion de certaines substances par dissolution, par exemple de phases solides au moyen de solvants convenables.Les centrifugeuses de ce type conviennent aussi à la concentration de phases liquides, une extrémité de la centrifugeuse pouvant alors etre chauffée, Lrinvention a plus partictilièrement pour objet une centrifugeuse de laboratoire d'analyse, dont la décharge de l'une des phases est considérablement simplifiée sans soulever aucun problème å d'étanchéité, Cette centrifugeuse a un faible encombrement et elle est conçue de manière à tenir compte de la nécessité de la reduction du risque de souillures dans les travaux d'analyse (par exemple par infiltration de restes d'un échantillon dans l'échantillon suivant). Selon une particularité essentielle de la centrifugeuse du type mentionné selon l'invention, l'enveloppe cylindrique débouche sous la te te de distribution en champignon dans un arbre coaxiai creux par lequel une fraction du produit subissant la séparation peut être évacuée. Cette solution consistant à conformer-en tube de décharge une tige utilisée en général comme arbre dé commande repré- sente une structure très simple. D'une part, la chambre de centrifugation n'a plus a comporter des ouvertures de décharge restant ouvertes en permanence, comme dans de nombreuses centrifugeuses connues, et d'autre part cette disposition fait disparaître les conduits collecteurs coûteux ainsi qu'eventuellement les problèmes d'étanchéité, par exemple en particulier des organes de commande de la centrifugeuse.La phase solide (dans le cas de séparation d'une phase solide et d'une phase liquide ou d'extraction de l'une de ces phases de l'autrej ou une phase liquide (lors de séparations de deux phases liquides) peut être déchargée par l'arbre creux selon l'application et le mode de fonctionnement de la centrifugeuse. Dans le dernier cas, il peut s'agir en principe de la phase ayant la plus forte densité ou de celle qui a la plus faible densité selon le mode adopté d'évacuation de l'autre phase. La transition de l'enveloppe cylindrique à l'arbre creux de la centrifugeuse est de préférence en trémie. Cette disposition permet non seulemént de conférer à la centrifugeuse une bonne résistance mécanique, mais de plus permet de décharger une phase solide à vitesse de rotation réduite avec rinçage simultané. Selon un mode de réalisation avantageux permettant d'éliminer un sédiment à la suite d'une séparation de phases solide et liquide, une brosse de nettoyage traversée par des ajutages de liquide de lavage est mobile radialement à l'intérieur de la centrifugeuse. L'arbre creux peut traverser le moteur de commande de la centrifugeuse dont il fait partie du rotor. La commande est ainsi notablement simplifiée (par exemple par suppression de tous les organes de transmission tels que courroie dentée) et de plus l'encombrement en est réduit. La tête de distribution en champignon comporte avantageusement dans sa surface orientée en cône vers le haut des rainures radiales d'accélération du produit faisant l'objet de la séparation. Lorsque les rainures sont convenablement dimensionées, il est possible de régler de manière optimale l'accélération du produit déversé et faisant l'objet de la séparation. La centrifugeuse selon l'invention n'exige aucun type particulier de prélèvement d'une phase liquide. Un tube perforé t prévu en général, peut être monté de manière que sa distance à l'enveloppe de la centrifugeuse et/ou que son angle d'inclinaison puissent éventuellement être commandés. Mais il est aussi possible de prévoir par exemple un simple trop-plein ou une goulotte collectrice comportant des trous d'écoulement qui communiquent avec un conduit récepteur et collecteur conformé en conséquence et disposé à l'extérieur de l'enveloppe de la centrifigeuse. L'invention serq décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre~dlexemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une coupe axiale schématique de l'ensemble d'une centrifugeuse de séparation d'une phase solide et d'une phase liquide; et la figure 2 est une vue en plan de sa tête de distribution. La centrifugetise 10, dont l'extrémité supérieure est ouverte, se compose essentiellement d'une enveloppe cylindrique 12 se prolongeant à l'extrémité inférieure en partie conique 14 qui débouche dans un arbre creux 16. Un couvercle fixe (non représenté) peut être disposé au-dessus de la centrifugeuse de manière à la protéger contre les souillures. L'arbre creux 16 se prolonge vers le haut par quatre montants 18 qui supportent une tête 20 de distribution en champignon Celle-ci présente une surface conique 22 en cône orienté vers le haut et présentant douze rainures 24. L'arbre creux 16 est monté au moyen de deux roulements à billes 25 dans le stator 26 d'un moteur de commande 28. Le moteur adopté dans le cas particulier est du type asynchrone à rotor en cage d'écureuil. Le rotor 30 du moteur est fixé sur l'arbre creux 16. L'appareil est fixé dans son ensemble au moyen du moteur 28 sur une console 32. Des conducteurs 34 connectent le moteur 28 à l'alimentation et à la commande. Une tubulure fixe 36 de déversement débouche coaxialement à faible distance au-dessus de la tête 20 de distribution. Un dispositif 38 de nettoyage est monté excentriquement à côté de cette tubulure. Ce dispositif comprend une brosse 40 montée sur un support rigide et traversée par des ajutages 42. Un conduit 44 alimente ces derniers en liquide de lavage. L'ensemble de ce dispositif est mobile verticalement et horizontalement (radialement) dans la direction des flèches doubles représentées. Un tube perforé 48 réglable radialement permet de prélever le liquide clair qui s'est accumulé dans une goulotte collectrice 46. Les substances solides éliminées par le liquide de lavage se déversent dans une tubulure d'évacuation 50. Un exemple de cycle de travail va être décrit brièvement. La centrifugeuse nettoyée à la suite des opérations précédentes est amenée à tourner à la vitesse de service, par exemple de 15 000 tr/min. Lorsque cette vitesse est atteinte, le liquide trouble est déversé en continu à débit dosé, par exemple de 25 ml/min.Ce liquide tombant centralement sur le cône de ia tête 20 en champignon qui tourne à la vitesse de la centrifugeuse est accérélé dans les rainures 24 qui le projettent légèrement au-dessus du cône 14 contre l'enveloppe 12. il se forme rapidement sur cette dernière une couche de sédiment qui peut s'étaler lentement vers le haut en fonction de la quantité et de la consistance des substances solides ainsi que de la vitesse de rotation de ia centrifugeuse. il est possible de regler la séparation de manière que le liquide trouble déversé en continu traverse au moins en partie le sédiment en subissant ainsi un effet d'extraction (de lixivia- tionj. Une couche de substance solide constituée à l'aide d'adjuvents de filtration avant la centrifugation proprement dite permet d'amplifier l'effet d'extraction qui dure ainsi pendant toute la période de centrifugation. Le liquide clarifié monte jusqu'à ce qu'il atteigne la goulotte collectrice 46 dans laquelle il est aspiré par le tube perforé 48. Lorsque le liquide a été pratiquement extrait en totalité, et qu'il a été éliminé éventuellement de manière définitive par une solution de lavage déversée de manière dosée après le liquide trouble, la vitesse de rotation est réduite à environ 100 tr/min et le dispositif 38 de lavage est rapproché de l'enveloppe cylindrique 12. Le sédiment est enlevé et évacué par rinçage à l'aide du liquide de lavage sortant des ajutages 42. Il parvient entre les montants 18 dans l'arbre creux 16 d'ou il est déversé dans la tubulure d'évacuation 50. I1 va de soi que la centrifugeuse décrite et représentée peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Centrifugeuse en continu à axe vertical, comprenant une enveloppe cylindrique de section circulaire ainsi qu'une tubulure de déversement qui dirige centralement le produit faisant l'objet de la séparation sur une tête de distribution en champignon, ladite centrifugeuse étant caractérisée en ce que l'enveloppe cylindrique débouche sous la tête de distribution en champignon dans un arbre creux coaxial par lequel une fraction du produit faisant l'objet de la séparation peut être évacuée. 2. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une transition en trémie de l'enveloppe cylindrique à l'arbre creux. 3. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une brosse de nettoyage traversée par des ajutages de liquide de lavage et déplaçable radialement à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique. 4. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre creux traverse son moteur de commande dont il fait partie du rotor. 5. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tête de distribution en champignon comporte dans sa surface orientée en cône vers le haut des rainures radiales d'accélération du produit faisant i'objet de la séparation.