Brevet FR2331381A1 — publié le 19770610

La présente inyention a pour objet une centrifugeuse filtrante a niveau de liquide réglable. Une centrifugeuse filtrante est un appareil dans lequel on imprime un liquide un mouvement de rotation rapide et on le contraint passer à travers un filtre sous l'effet de la force centrifuge, Selon un premier type de telles centrifugeuses, l'appareil comprend une chambre de centrifugation rotative en forme de tambour dont la paroi circulaire est constituée ou munie d'un filtre. Dans un second type de centrifugeuses filtrantes, l'appareil comprend un certain nombre de bras disposés radialement et de façon symétrique, susceptibles de tourner autour de leur axe de symétrie. A I'extrémité d'au moins un de ces bras se trouve un compartiment de centrifugation dont la paroi radiale extérieure est constituée ou munie d'un filtre. Dans chacune de ces variantes, l'appareil comporte un dispositif d'al-entaton en liquide. Les centrifugeuses filtrantes posent cependant l'important problème du réglage du rapport du débit du liquide filtrer au débit du liquide filtré. L'inventton concerne donc plus particulièrement une centrifugeuse filtrante comprenant une chambre de centrifugation rotative munie d'un dispositif de mesure du niveau du liquide, tournant avec la chambre de centrifugation et susceptible de signaler qu'un niveau prédéterminé du liquide est atteint dans ladite chambre. Ce dispositif de mesure comprend de préférence un système réagissant à une variation de pression, susceptible de signaler qu'une certaine pression correspondant a un niveau prédéterminé du liquide est atteinte. Selon un premier aspect d'un tel dispositif, l1extrémité du système réagissant a une variation de pression, appelée ci-après palpeur, est placée au niveau prédéterminé du liquide et sert aussi à envoyer un courant de gaz dans la centrifugeuse. Lorsque le niveau prédéterminé du liquide est atteint, le courant de gaz pénétrant dans la centrifugeuse est stoppé par le liquide, ce qui provoque une augmentation de pression dans le palpeur. Selon un autre aspect, le dis positif de mesure comprend, outre le système réagissant à une variation de pression, une buse envoyant un jet de gaz.Dans ce cas, la buse est orientée de sorte que lorsque le niveau de liquide prédéterminé est atteint, le jet de gaz est détourné vers le palpeur et y provoque une augmentation de pression. Le dispositif de mesure du niveau du liquide coopère de préférence avec un régulateur d'entrée du liquide situé sur le dispositif d'alimentation en liquide de façon à maintenir automatiquement le liquide a un niveau prédéterminé. Lorsque le dispositif de mesure est un système réagissant à une variation de pression, le régulateur est de préférence contrôlé par un interrupteur actionné par la variation de pression dans le palpeur. Le dispositif de mesure du niveau du liquide est monté de préférence sur l'axe de rotation de la chambre de centrifugation, Pour que l'on puisse ôter facilement le gâteau de filtration de la centrifugeuse, le dispositif de mesure du niveau du liquide est de préférence amovible. On trouvera ci-après, a titre descriptif mais nullement limitatif, des exemples de réalisation de centrifugeuses filtrantes selon l'invention, avec référence aux dessins annexés. La figure 1 est une coupe schématique d'une centrifugeuse fil trante du premier type mentionné ci-dessus, compor tant un dispositif de mesure du niveau de liquide; la figure 2 est un agrandissement détaillé de la partie II de la figure 1; la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2, d'une modification du dispositif de mesure du niveau du liquide de la figure 2; la figure 4 est une coupe schématique d'une centrifugeuse fil trante du 2ème type mentionné ci-dessus, munie d'un dispositif de mesure du niveau du liquide; la figure 5 est une coupe agrandie de la chambre de centrifuga tion de la figure 4. La centrifugeuse filtrante de la figure comprend une enveloppe classique en forme de tambour 1 avec une paroi verticale la et un fond lb muni d'un collecteur incliné -lc, destiné a amenerle filtrat vers un tuyau d'écoulement 2. L'env veloppe 1 comprend un couvercle bombé 5 pivotant en 4 sur une embase 3. Les serre-joints 6, dont un seul est visible, fixent le couvercle 5 sur l'embase 3. Une chambre de centrifugation en forme de tambour 7 est montée a l'intérieur de l'enveloppe 1, de manière a tourner librement sur un palier 8 autour d'un axe 9. Un dispositif d'alimentation en liquide 14 est monté sur le couvercle 5 au moyen des embases 10 et 13; il est pourvu d'une sortie 14a située b 1 t intérieur de la chambre de centrifugation 7. Le dispositif d'alimentation 14 comprend un régulateur d'alimentation 15, sous forme d'une valve de fermeture contrôle pneumatique. La chambre 7 comporte une paroi verticale cylindrique perforée 7b qui, lorsque l'appareil est en marche, est recouverte d'une poche filtrante 32. Lorsque la centrifugeuse est en marche, un gâteau de filtration 33 se forme contre le filtre 32 sur la paroi 7b et le liquide qui arrive dans la chambre de centrifugation occupe un volume cylindrique 34 présentant une surface intérieure 34a. L'aspect nouveau de la centrifugeuse filtrante de la figure 1 réside dans le fait qu'elle comporte un système de contre de niveau automatique comprenant un palpeur creux 30, relié a la chambre 7 par le bras 28 et en communication étanche avec un tuyau à gaz 26 par l'intermédiaire d'un palier 27. Le système comprend également un interrupteur 20 réagissant a une variation de pression, comportant 5 branchements 20a, 20b, 20c, 20d et 20e. L'interrupteur comprend une soupape a trois voies contKlXepar une membrane, reliant les branchements 20a et 20c ou 20b et 20c, suivant la position de la soupape. Le branchement 20a est relié a une source d'air comprimé 22 par la conduite 21.Le branchement 20b est ouvert l'air libre et le branchement 20c est relié à la valve de fermeture 15 par la conduite 23. Le branchement 20d est relié a la conduite 18 et le branchement 20e est relié la conduite 26. La conduite 18 sert essentiellement d relier l'intérieur de l'enveloppe de la centrifu geuse à une source de gaz inerte 19 (par exemple de l'azote), la conduite 26 étant aussi reliée par la conduite 25 à la source de gaz inerte. Les branchements 20d et 20e s'rouvrent sur une chambre séparée par une membrane dont la tension peut être ajustée au moyen d'un organe de réglage 20f. Ainsi, lorsque la pression à l'embranchement 20e est notablement plus élevée qu'à l'embranchement 20d, la membrane répond en actionnant la soupape a 3 voies.Lorsqu'il n'y a plus de différence de pression notable, la soupape à 3 voies reprend sa position initiale. Le dispositif de mesure du niveau du liquide 31 est relié de façon amovible au bras 28, au moyen d'un élément de couplage 29. L'extrémité 31 du palpeur 30 est en forme de godet comme le montre en détail la figure 2, son ouverture étant située dans un plan parallèle au niveau du liquide dans la centrifugeuse en fonctionnement. Durant le fonctionnement, on munit la chambre de centrifugation 7 d'une poche de filtration de type conventionnel mais comportant une ouverte 32a permettant le passage du palpeur 30. La mise en place de la poche de filtration est facilitée par le fait qu'on peut démonter le dispositif de mesure 30 en libérant l'élément de couplage 29. On ferme ensuite le couvercle 5 au moyen des serre-joints 6 et on nettoie l'intérieur de l'appareil avec le gaz inerte venant des conduites 18 et 26. On commence la filtration par centrifugation de la manière habituelle, en faisant tourner la chambre de centrifugation à une vitesse élevée tout en introduisant le liquide à filtrer par le dispositif d'alimentation en liquide 14, la valve de fermeture 15 étant ouverte à ce stade de l'opération. La filtration se fait ensuite automatiquement. Dès que le niveau du liquide atteint l'extrémité du palpeur 30, le passage du gaz inerte qui en sort est entravé et il s'y crée une augmentation de pression , Cette augmentation de pression est perçue au niveau du branchement 20e ot la différence de pression ainsi occasionnée entre les branchements 20d et 20e actionne la soupape à 3 voies de l'interrupteur 20 et connecte la valve de fermeture 15 à l'arrivée d'air comprimé 21 en coupant l'arrivée du liquide.Des que le niveau du liquide n'atteint plus l'extrémité du palpeur, le gaz inerte peut à nouveau passer librement; la différence de pression entre les branchements 20d et 20e est alors réduite, la soupape a 3 voies revient a sa position de départ et la valve de fermeture 15 est actionnée pour permettre à nouveau l'alimentation en liquide dans la centrifugeuse. I1 est ainsi possible de maintenir le liquide dans la centrifugeuse un niveau prédéterminé constant. En outre, étant donné que le dispositif de mesure du niveau du liquide tourne avec la chambre de centrifugation, il ne crée pas de turbulence indésirable dans le liquide pendant la marche et sa fonction n'est pas affectée par d'éventuelles vibrations de la centrifugeuse. La figure 3 montre une modification du palpeur de la figure 2, celui-ci comprenant ici une buse à jet de gaz comme mentionné plus haut. Le palpeur 41 comporte deux perforations coaxiales 4lb et 41e La perforation 4leest reiiée a la conduite de gaz inerte 26 par l'intermédiaire de la conduite 40 et sert de buse a jet de gaz inerte. Dans ce dispositif, la conduite 26 n!est pas reliée au branchement 20e, mais la perforation 41b v est reliée par l'intermédiaire de la conduite 42. Lors du fonctionnement de l'appareil, le gaz inerte s'échappe par la perforation 41e. Lorsque la surface du liquide se rapproche de l'extrémité du palpeur, le jet de gaz est détourné par la surface du liquide et retourne dans la perforation centrale du palpeur. C'est ce jet de gaz réfléchi qui entrante une augmentation de la pression dans la perforation centrale du palpeur et actionne la valve d'arrêt d'alimentation par l'intermédiaire de l'interrupteur 20. Les figures 4 et 5 montrent la centrifugeuse filtrante de la figure 1 modifiée de manière à fonctionner comme le 2ème type de centrifugeuse mentionné ci-dessus. Dans cette variante, un compartiment de centrifugation cylindrique 56 est situé a l'extrémité d'un bras constitué de 2 éléments 52 et 54 reliés entre eux par un raccord démontable 53, le tout étant placé à l'intérieur de la chambre de centrifugation 7. Le bras est relié å un manchon 51, lui-même fixé à la base de la chambre 7. De même, un compartiment de centrifugation symétrique 67 est monté sur un bras å deux parties 65 comportant un raccord amovible 66 supporté par le manchon 51. Le catpartient de centrifugation 56 comprend un élément de fermeture 55 auquel est fixé le bras 54. L'élément de fermeture 55 supporte par ailleurs un dispositif de mesure du niveau du liquide 64. Le bras 54 sert également à l'alimentation en liquide; il est relié à la source de liquide 71 par la conduite 70 qui est reliée à l'une des perforations d'une conduite double 68. L'autre perforation de la conduite 68 relie le dispositif de mesure du niveau du liquide 64 à une source d'air comprimé 74, par l'intermédiaire de la conduite 72. La conduite 72 comporte une déviation 73 dont l'extrémité est immergée dans l'eau d'un récipient 75. La chambre de centrifugation 56 est munie d'une embase interne 56b sur laquelle est fixé un filtre grâce à un dispositif non représenté sur le schéma. Du côté du filtre tourné vers l'extérieur du orpartiment de centrifugation 56 se trouve une prise d'air 60 et un écoulement 57 relié à un tuyau 58 qui court le long de la circonférence du fond de la chambre de centrifugation 7. Le compartiment de centrifugation 56 repose contre la paroi intérieure de la chambre de centrifugation 7. La disposition relative du tuyau d'alimentation en liquide 54 et du dispositif de mesure du niveau du liquide 64 est importante. Ainsi, l'extrémité 54a du tuyau d'alimentation en liquide 54 doit s'avancer plus vers l'intérieur de la chambre de centrifugation 56 que l'extrémité 64a du dispositif de mesure du niveau du liquide 64. Lors du fonctionnement, on met la centrifugeuse en marche et on introduit le liquide à filtrer de manière intermittente dans l'entonnoir 70 il pénètre alors dans le oonrt z nt de centrifugation 56 en passant par la conduite 70. Simultanément, de l'air comprimé venant de la source 74 passe à travers le dispositif de mesure du niveau du liquide 64, pénètre dans le compartiment de centrifugation et sort soit à travers le filtre lorsque celui-ci ntest pas entiarement recouvert par le liquide, soit a travers la conduite d'alimentation en liquide 54.Lorsque le niveau du liquide atteint l'extrémité 54a de la conduite d'alimentation en liquide 54, l'air comprimé entrant dans le olertbent de centrifugation ne peut en ressortir et la pression augmente alors dans le dispositif de mesure 64. Par conséquent,l'air comprimé venant de la source 74 doit passer exclu vivement par la conduite 73. Cet effet se traduit par une formation accrue de bulles dans le récipient 75 et indique que l'apport de liquide doit être stoppé. Lorsque la formation de bulles s'atténue, l'alimentation en liquide peut reprendre. L'appareil des figures 4 et 5 est principalement utilisé pour filtrer de petits échantillons. On peut l'utiliser en outre comme dispositif destiné à déterminer les conditions optimales de centrifugation, comme par exemple la vitesse de centrifugation et/ou les filtres appropriés, pour l'appareil de la figure 1. REVENDICATIONS 1.- Une centrifugeuse filtrante, caractérisée en ce que la chambre de centrifugation est munie d'un dispositif de mesure du niveau du liquide filtrer, tournant avec la chambre de centrifugation et susceptible de signaler qu'un niveau prédéterminé du liquide est atteint dans ladite chambre. 2.- Une centrifugeuse filtrante selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de mesure du niveau du liquide comprend un système réagissant à une variation de pression, susceptible de signaler qu'une certaine pression correspondant a un niveau prédéterminé du liquide est atteinte. 3.- Une centrifugeuse filtrante selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'extrémité du système réagissant a une variation de pression est située au niveau prédéterminé du liquide et sert aussi à envoyer un courant de gaz dans la chambre de centrifugation, de telle sorte que lorsque le liquide atteint le niveau prédéterminé, le courant de gaz est stoppé par le liquide et la pression dans le système réagissant aux variations de pression augmente. 4.- Une centrifugeuse filtrante selon la revendication 2, caractérisée en ce que le système réagissant a une variation de pression coopère avec une buse envoyant un jet de gaz,orientée de telle sorte que lorsque le liquide atteint le niveau prédéterminé, le jet de gaz est détourné vers l'extrémité du système réagissant aux variations de pression et y provoque une augmentation de pression. 5.- Une centrifugeuse filtrante selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisée en ce que le dispositif de mesure du niveau du liquide coopère avec un régulateur d'entrée du liquide situé sur le dispositif d'alimentation en liquide, de façon a maintenir automatiquement le liquide a un niveau prédéterminé. 6.- Une centrifugeuse filtrante selon l'une quelconque des revendications 2 a 4, caractérisée en ce que le sys ttme réagissant a une variation de pression coopère avec un régulateur d'entrée du liquide situé sur le dispositif d'ali mentation en liquide, ce régulateur étant contrôlé par un interrupteur actionné par la variation de pression à l'extrémité du système réagissant aux variations de pression, de façon maintenir automatiquement le liquide à un niveau predete m ne. 7.- Une centrifugeuse filtrante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le dispositif de mesure du niveau du liquide est monté sur l'axe de rotation de la chambre de centrifugation. 8.- Une centrifugeuse filtrante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le dispo sitif de mesure du niveau du liquide est amovible.