Brevet FR2411636A1 — publié le 19790713

La présente invention concerne une centrifugeuse à marche continue, particulièrement destinée au traitement des masses cuites de sucre. On connaît les centrifugeuses à marche continue à axe vertical ou horizontal qui existent sur le marché pour l'industrie sucrière et qu'on utilise généralement pour le traitement de produits de pureté moyenne ou faible. Ces machines sont alimentées de façon continue en produit qui est traité en couche mince, et, après centrifugation, le produit est déchargé de façon continue. Dans ces machines, la séparation des cristaux existant dans le sirop se produit lors du trajet des cristaux le long de la surface de filtrage d'une hotte tronconique équipée d'un-filtre spécial qui retient les cristaux mais laisse passer le sirop à travers ses trous. Les cristaux glissent ainsi sur le filtre pendant tout le temps qu'ils demeurent à l'intérieur de la hotte, puis ils s'échappent de la hotte, le long de l'ouverture de plus grand diamètre de celle-ci. La durée de leur séjour dans la hotte dépend de la conicité de celleci, de la longueur de sa génératrice, et de sa vitesse de rotation. Généralement, l'épaisseur de la couche de masse cuite est très mince, sinon le sirop ne pourrait être totalement évacué à travers le filtre et, en atteignant le bord de l'ouverture de plus grand diamètre de la hotte, le sirop s'échapperait en même temps que le sucre qu'il polluerait. En fait, en raison de la grande compacité de la couche contre le filtre et de la surface limitée des trous de celui-ci, un régime précis d'évacuation stétablit, qui ne peut être accru qu'en agissant technologiquement sur le produit à traiter, ce qui peut en retour causer des déséquilibres technologiques dans les résultats obtenus. La minceur de la couche amène aussi une notable détérioration des cristaux, car la plus grande partie d'entre eux demeure au contact du filtre, tout au long de la génératrice du tronc de cône. En fait, bien que la surface du filtre soit sans aspérités, celui-ci présente néanmoins une certaine rugosité en raison de la présence des trous. En outre, cette détérioration est due à l'effet centrifuge intense qui accroît considérablement le frottement de glissement. La même machine, lorsqu'on l'utilise dans l'industrie sucrière pour centrifuger les produits intermédiaires que l'on doit mélanger avec de l'eau pour accroitre la pureté du sucre centrifugé, ne donne généralement pas de résultats satisfaisants car l'eau, qui devrait éliminer les impuretés collées aux cristaux, ne produit pas lteffet de lavage désiré en raison de la faible possibilité de drainage de la couche qui coule en masse compacte sur la surface. En fait, l'eau ne peut pas circuler librement entre les cristaux. En outre, ceux-ci sont animés d'un mouvement rapide de progression sur la surface du filtre et ils échappent facilement à l'action du jet d'eau de lavage. De même, la vapeur généralement utilisée pour accroître la température de la couche et faciliter son drainage, est habituellement d'une faible efficacité en raison du fonctionnement en marche continue de la centrifugeuse. Les hottes des actuelles centrifugeuses à marche continue sont fabriquées avec différentes dispositions d'angle des génératrices, selon le produit que doit traiter la machine, afin d'obtenir la relation optimale entre l'épaisseur de la couche, la vitesse de centrifugation et le temps de séjour des cristaux dans la hotte. Les résultats sont cependant encore loin de répondre aux exigences technologiques de la raffinerie pour le produit centrifugé final. On connaît également les centrifugeuses classiques à marche discontinue que l'industrie sucrière utilise pour le traitement de produits de haute pureté Contrairement aux centrifugeuses à marche continue, ces machines assurent une qualité de produit parfaitement conforme aux exigences du marché Ce résultat provient de ce que le produit est traité en couche épaisse et évacué lentement-par des organes mécaniques Lesdites centrifugeuses~à marche discontinue ne présentent aucun problème pour l'injection d'eau ou de vapeur, car la couche conserve une épaisseur notable, facilement filtrable, et le sucre n'est pas astreint à glisser à grande vitesse sur le filtre, au contraire de ce qui se produit dans les centrifugeuses à marche con tlnue. Il est connu par contre que ces machines à marche discontinue ont un cycle opératoire compliqué, entraînant des frais importants pour leur mise en oeuvre à l'usine, pour leur entretien et pour l'importante énergie électrique consommée par les moteurs d'entraînement En fait, le produit est chargé à petite vitesse dans des hottes cylindriques, centrifugé à grande vitesse, puis déchargé à petite vitesse. Les accélérations et décélérations doivent intervenir dans des temps très courts pour conserver aux machines un rendement élevé, vu l'importance de leur coût Il faut aussi noter que ces machines sont particulièrement sensibles à l'évolution technologique du produit, de sorte qu'elles exigent un ajustement continuel du cycle opératoire. Le but de la présente invention est de réaliser une centrifugeuse de laquelle sont pratiquement éliminés les problèmes de filtrabilité et de cassure des cristaux que connaissent les machines actuelles à marche continue ou discontinue, ainsi que la complication du cycle opéra toire, la complication des organes nécessaires à la mise en oeuvre de ces machines et l'importance des puissances installées qu'elles requièrent. Selon la présente invention, ce but est atteint avec une centrifugeuse à marche continue, notamment destinée au traitement des masses cuites de sucre, comprenant une hotte tronconique à axe vertical dont le sommet est dirigé vers le haut, une seconde hotte faisant suite à la première et ayant une conicité plus accusée, et des moyens pour acheminer la masse cuite au sommet de la première hotte, une série de trous étant pratiqués à la base de la premiere hotte pour l'éculemert du sirop, une seconde série de trous étant pratiqués à la base de la seconde hotte tronconique, et des moyens étant prévus pour décharger par intermittence la masse de cristaux de sucre dont l'accumulation forme un anneau sur la base de ia seconde hotte. D'autres particularités et avantages de i'invention vont ressortir de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés qui se rapportent à un exemple de réalisation préférée de l'invention et qui représentent respectivement - Figure 1 : une vue schématique en coupe pendant la période de centrifugation, - Figure 2 : une vue analogue pendant la période de déchargement du sucre. En référence à la Figure 1, le numéro de référence 1 désigne l'arbre de la centrifugeuse sur lequel est monté le moyeu 8. La partie inférieure de la hotte 3 est liée au disque 4 par des entretoises 5, Les hottes 2 et 3 sont liées rigidement ; elles sont munies de filtres spéciaux 11 et 12. Le disque fixe 7 est lié rigidement au moyeu 8, tandis que le disque mobile 6 glisse concentriquement au moyeu 8 par action du cylindre à double effet 14 qui coulisse le long de l'arbre 1. Le disque mobile 6 est solidaire du cylindre 14 par les tirants 13. Le distributeur 9 de la masse cuite est solidaire de la hotte 2-par les goujons 10. Les injecteurs 21 et 22 projettent respectivement de l'eau et de la vapeur dans la hotte. Le fonctionnement de la machine est le suivant Lamasse cuite est répartie dans la hotte 2 par la cuvette annulaire conique de distribution 9. Dans la première partie de la machine, la masse cuite glisse en couche épaisse sur le filtre 11, le sirop s'écoule à travers les trous 20 et est recueilli dans un évidement approprié (non figuré) du capot de la machine. Dans cette première partie, la faible conicité de la hotte réduit la vitesse de progression des cristaux. En atteignant la limite inférieure du filtre Il de la première hotte 2, les cristaux commencent à se déplacer sur le filtre 12 de la seconde hotte 3 dont la conicité est plus grande que celle de la première hotte. A ce moment, les cristaux qui sont pour la plupart dégagés du sirop, vont se déposer sur le pourtour de plus grand diamètre de la hotte 3, à l'intérieur de laquelle ils sont retenus par le fond formé par le disque mobile 6 qui demeure appliqué contre la collerette cerclant le pourtour de la base de la hotte 3. La manoeuvre du fond 6 sefait hydrauliquement par le cylindre 14. Le fluide de commande est fourni aux chambres du cylindre par le joint rotatif 16. La machine étant alimentée de façon continue en masse cuite, les cristaux forment un gâteau de sucre parfaitement réparti tout au long de la circonférence comme le montre la Figure 1. Le gâteau de sucre est alors aspergé d'eau par l'injecteur 21 et de vapeur par l'injecteur 22. L'eau et la vapeur, convenablement dosées, sont introduites de façon continue dans la centrifugeuse. Le sirop de lavage est évacué à travers les trous 19, et recueilli dans un évidement approprié (non figuré) du capot de la machine. il faut noter que la proportion de cristaux qui entrent en contact avec le filtre est limitée du fait des épaisseurs notables des couches que traite la machine, et l'effet du glissement ne produit donc qu'une détérioration négligeable. En fait, comme c'est dans la hotte 3 que la masse cuite subit la centrifugation finale, elle peut glisser le long du filtre de la hotte 2 en couche épaisse, sans nécessité d'éliminer complètement le sirop. Lorsque le sucre a atteint une certaine épaisseur dans le fond'de la hotte 3, il est déchargé par la force centrifuge quand le disque mobile 6 s1 abaisse, comme le montre la Figure 2. On procède à la centrifugation de cette couche dans le même temps qu'elle se forme. Le déchargement résulte de l'action de forces importantes, et il est donc très rapide ; en conséquence, les cristaux qui s;écoulent pendant la durée d'ouverture du disque 6 sans avoir subi l'action centrifuge nécessaire, comme le montre la Figure 2, sont proportionnellement en quantité très réduite, de sorte qu'il n'y a pas de détérioration appréciable du sucre produit. Lorsque la période de déchargement est terminée, le disque 6 coulisse à nouveau le long de l'axe en remontant pour fermer l'ouverture annulaire d'évacuation qui avait été établie entre le disque fixe 7 et la hotte 3. Dans son mouvement ascendant, le disque mobile 6, pourvu d'une nervure annulaire à section triangulaire spéciale, va d'abord couper l'écoulement des cristaux, permettant ainsi aux surfaces des parties du disque mobile et de la hotte, dont le contact va assurer l'étanchéité, de s'autonettoyer par la force centrifuge dans le court laps de temps qui précède la fermeture complète. Après quoi, un nouveau gâteau de sucre va se former. Pendant l'opération de déchargement, la vitesse de rotation de la machine est constante, de sorte qu'il nty a ni accélération, ni décélération de la centrifugeuse. On comprend aisément que la commande électrique de la machine est extrêmement simple et qu'elle n'exige qu'une puissance très réduite, la seule puissance nécessaire étant celle qui accélère la masse cuite à l'intérieur des deux hottes.La machine est dotée d'une suspension-flottante (non figurée) qui assure, conjointement avec le moment d'inertie élevé des parties tournantes, une remarquable stabilité dynamique due à l'effet gyroscopique des organes en rotation La machine peut aussi être réalisée en supprimant la cuvette annulaire. conique de distribution 9 Dans ce.cas, on introduit périodiquement la masse cuite qui tombe sur le fond 7. Le déchargement s'accomplit périodiquement par la force centrifuge après que le gâteau de sucre ait été soumis à l'action centrifuge nécessaire. Ces opérations se réalisent comme dans les actuelles centrifugeuses à marche discontinue, mais ici la machine tourne constamment à la meme vitesse. De l'exposé-qui précède, il ressort avec évidence que la centrifugeuse selon l'invention présente les avantages suivants a) - la machine tourne à une vitesse constante, b) - le traitement de la masse cuite se fait en couche épaisse, à la fois dans la première hotte tronconique, où de ce fait les cassures de cristaux sont réduites, et dans la seconde hotte tronconique où l'action de l'eau et de la vapeur est facilitée parce que les cristaux restent dans- la zone couverte par les jets d'eau et de vapeur, en formant une couche aisément drainable, c) - la quantité de sucre déchargée lors de chaque ouverture du fond est importante et elle s'accompagne d'une réduction des bris de cristaux, quand ils vont heurter la paroi interne du capot de la machine, d) - la pression exercée par la force centrifuge provenant de la masse de sucre rassemblée à la base de la hotte inférieure est absorbée en partie par le disque fixe et en partie par le disque mobile, e) - la centrifugeuse peut traiter indifféremment des produits de haute, moyenne ou faible pureté, et elle présente un rendement éleve, à égalité de puissance installée, f) - le chargement peut être fait périodiquement comme dans les actuelles centrifugeuses à marche discontinue. De même, le déchargement par force centrifuge est périodique, mais il s'effectue sans que la vitesse de rotation de la machine en soit modifiée. La description ci-dessus et les dessins annexés représentent une réalisation préfr choisie à titre d'exemple non limitatif ; il est donc bien entendu que l'on peut y apporter des variantes d'exécution sans sortir des limites de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Centrifugeuse à marche continue, destinée notamment au traitement des masses cuites de sucre, caractérisée en ce qu'elle comprend une hotte tronconique à axe vertical dont le sommet est dirigé vers le haut, une seconde hotte faisant suite à la première et ayant une conicité plus accusée, et des moyens pour acheminer la masse cuite au sommet de la première hotte, une série de trous étant pratiqués à la base de la première hotte pour l'écoulement du sirop, une seconde série de trous étant pratiqués à la base de la seconde hotte tronconique, et de moyens étant prévus pour décharger par intermittence la masse de cristaux de sucre dont l'accumulation forme un anneau sur la base de la seconde hotte. 2. Centrifugeuse à marche continue conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens pour décharger le sucre comprennent un disque obturateur situé à la base de la seconde hotte, rigidement lié à la rotation de celle-ci, et axialement mobile pour ouvrir une fente pour décharger la masse de sucre. 3. Centrifugeuse à marche continue conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que ledit disque mobile agit en conjonction avec un disque fixe parallèle, de plus faible diamètre et entièrement solidaire de la seconde hotte. 4. Centrifugeuse à marche continue conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que le mouvement descendant du disque mobile est actionné par un cylindre hydraulique à double action, et en ce que la zone de la seconde hotte située au-dessus du disque fixe est aspergée par une paire d'injecteurs projetant de l'eau et de la vapeur. 5. Centrifugeuse à marche continue conforme à l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le disque mobile est doté près de son bord d'une nervure circulaire de section triangulaire, dont l'action se combine avec une surface verticale correspondante ménagée à la base de la seconde hotte afin de fermer avec une certaine avance la fente annulaire de déchargement des cris Laux de sucre rout- permetl;ra aux deux surfaces des parties du disque mobile et de la hotte, dont le contact va assurer l'étanchéité, de s'autonettoyer par la force centrifuge dans le court laps de temps qui précède la fermeture com plète. 6. Centrifugeuse à marche continue conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'alimentation en masse cuite est continue et se fait par une cuvette annulaire conique de distribution située près du sommet de la première hotte et solidaire de celle-ci. 7. Centrifugeuse à marche continue conforme à l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que ledit disque mobile est situé entre ledit disque fixe et un disque extérieur parallèle au rebord de la seconde hotte auquel il est relié par des entretoises. 8. Centrifugeuse à marche continue conforme aux revendications I à 5 ou 7, caractérisée en ce que l'alimentation peut être aussi faite périodiquement en faisant tomber la masse cuite sur le fond de la hotte.