Brevet FR2403486A1 — publié le 19790413

a presente invention a pour but de proposer un procédé de fabrication pour des bols de centrifugeuse permettant d'atteindre des vitesses peripheriques très grandes en utilisant la résistance à la traction de certaines fibres et composites,aux quels on fait subir,une fois les avoir formés en pièces,des traitements ther miques et mécanique,et leur imprimer grâce à l'enrobage préalable avec des colle, époxie ou autres produits,une déformation permanente supérieure à celle correspondant à la marche normale,et obtenir ainsi des bols rigides. On a imaginé ainsi un système de paliers tournant ou moteurs faisant masse commune avec : - le fond et le couvercle du bol formés par un ou plusieurs disques,collés les uns sur les autres,disques fabriqués par le bobinage d'une bande tissée ou tréssée dans des fibres ou composites prealablement enrobés,recevant le cas écheant une armature faite par d'autres fibres ou composites également enrobés et pouvant contenir et présenter grace à ce montage des canalisations pour l'introduction des produits a séparer, ou pour l'extraction des produits déjà séparés. - des secteurs ou segments de cerceau ou autre forme géométrique assemblés par bobinage avec des fibres,cordelette ou bandes faites en fibres ou com posites préalablement enrobés,pour former des cercles recevant sur la bordure extérieure,par bobinage en épaisseur d'une bande tréssée ou tissée englobant éventuellement une armature faite en d'autres fibres ou composites préalablement enrobés, une ceinture déstinée a rendre l'ensemble rigide, paliers empilés les uns sur les autres,espacés et rendus soli daires - soit par des tire-fonds reliant l'ensemble ou partie des paliers,formant une structure centrale d'une seule pièce ou constituée de plusieurs tronçons, - soit fixés sur un ou plusieurs tronçons de tube,formant des manchons-moteurs. Cette structure centrale tourne ,sous traction des moteurs parfaitement syncronisés posés sur les paliers,autour d'un axe fixe creux,présentant des ouvertures pour le passage des canalisations déstinées a véhiculer les particules pour les introduire ou extraire du bol et de ce fait il pourra être doté d'un système de chauffage ou de refroidissement,permettant le maintien ou le chan gemment de phase,et d'un dispositif pour transmettre la dépression necessaire à l'évacuation des particules. Pour fixer sur l'axe creux des capteurs-colleeteurs statiques centrifuges et centripètes,on utilisera les structures centrales tronconnées,enles serrant de près par deux paliers porteur de segments de cerceau ou autre forme géométrique unis entre eux par la bande bobinée sur leur bord extérieur,laquelle pourra recevoir une trame faite en fibres ou composites,préalablement enrobés,à haute résistance à la torsion,pour sauVarder le caractère indéformable de la structure. 3ans le cas ou des capteurs-collecteurs tournants sont prevus pour équiper le bol,on utilisera les structures centrales rendues solidaires et indéformables par des tire-fonds les parcourant,ou montées sur un tube formant manchon-moteur,et les canalisations faisant corps commun avec les segments de cerceau ou autre forme géométrique aboutiront dans des dispositifs tournants formant avec l'axe fixe des pompes moléculaires. L'axe fixe peut prendre les formes les plus diverses,son profil pouvant servir d'assise aux paliers,ou des point de fixation aux roulements guidant le ou les tronçons de tube formant la structure centrale indéformable,et son âme creux peut servir,ou contenir des canalisations pour l'admission ou l'extraction des particules gazeuses. Toutes ces pièces subiront avant d'erre montées en structure centrale,les traitements thermiques et mécaniques spécifiques pour les rendre rigides et indéformables aux contraintes exercées sur elles en marche normale,et un équilibrage leur enlevera toute tendanee à la vibration. la structure centrale une fois rendue indéformable reçoit une enveloppe moulante faite d'une ou plusieurs couches tissées ou tréssées sous forme de tube,lé ou autres,faites de même fibres et/ou composites,ou d'autres fibres ou composites,préalablement enrobés avec des colles,époxies ou d'autres matières,destinées a rendre le manteau moulant : rigide,lisse et étanche,à la suite des traitements thermiques ,mécaniques spécifiques ,concomitants ou discordants ,pratiqués à des contraintes supérieures à eelles apparaissant en fonctionnement normal. Ainsi ce manteau moulant devient par centrifugation,sous la contrainte d'un dispositif destiné à le tendre,à des vitesses peripheriques supérieures à la vitesse de croisière,tme paroi de bol de centrifugeuse rigide,lisse et étanche à déformation permanente. le bol une fois formé sera équilibré et son intérieur métallisé pour résister mieux à la corrosion. Dans ce bol , par ses dimensions,par la possibilité de monter des capteurs-collecteurs fixes ou tournants,centrifuges ou cestripbtes,des pompes moléculaires sur chaque étage d'extraction,on peut utiliser le procédé d'extraction radiale centrifuge et centripète en co-courant ainsi que tous les autres procédés d'extraction habituels. le procédé de fabrication et le dispositif décrit pour le matérialiser est donné à titre indicatif et non limitatif, et respond donc aux unes ou aux autres de ces dispositions et vise plus particulièrement et à ce titre des produits industriels nouveaux les systèmes du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement et les ensembles pouvant comprendre ou utiliser de semblables systèmes. le procédé et l'invention seront mieux compris grâce aux dessins et descriptions ci-après couvrant des réalisations particulières et préférentielles données à titre indicatif. La figure NO 1 représente le bol et les différents repères de cette figure permettent de situer les éléments suivants 1 - le fond et le couvercle du bol, 2 - paliers, 3 - fixation des cercles sur paliers, 4 - joint tournant, 5 - tire-fonds, 6 - axe fixe creux, 7 - cercles, 8 - fixations tire-fonds, 9 - ceinture bobinée, 10 - pompes moléculaires, Il - canalisations tournantes, 12 - paroi du bol, La figure NO 2 represente un élément de la structure centrale utilisé pour fixer sur l'axe creux des capteurs-collecteurs statiques et les différents repères de cette figure permettent de situer les éléments suivants 1 - axe fixe creux, 5 - ceinture bobinée, 2 - paliers, 6 - tire-fonds, 3 - segment de cerceau, 7 - canalisations. 4 - bobinage, REVENDICATIONS. 1.- Procédé de fabrication de bols de centrifugeuses tournant à grande vitesse, auxquels on peut donner la longueur voulue et dont le diamètre est limité seulement par la vitesse peripherique critique des materiaux employés pour leur construction, caractérisé en ce que - on utilise de façon prepondérante dans la conception et ltelaboration des pièces,la résistance à la traction de certaines fibres ou la résistance multidirectionnelle des composites, - on soumet à un traitement thermique et mécanique,concomi- tant ou diseordant,la ou les pièces pendant leur fabrication et leur assemblage afin de leur imposer par contrainte des déformations permanentes supèrieures à celles pouvant être exercéés ou subies pendant le fonctionnement normal et obtenir ainsi un module precontraint stable, ainsi une enveloppe moulante tissée dans des fibres et/ou des composites en forme de tube,lé ou toute autre forme,ayant subi prealablement un enrobage en colle,epoxie ou toute autre matière est tranformée par des traitements thermiques et mécaniques en paroi de centrifugeuse rigide à déformation permanente et étanche et est developpé autour d'une structure centrale indéformable tournant sur un axe fixe et formée par des paliers moteurs ou simples, superposés et -espacés à des distances adequates et rendus solidaires - soit par un système de tire-fonds tubulaire pouvant servir de conduites dtévacuation des produits séparés, - soit fixés sur un tube formant manchbn-moteur, paliers portant - le fond et le couvercle du bol formés par bobinage de bandes tissées ou tréssées en fibre ou composites prealablement enrobées, - des secteurs de cerceau ou autres formes géométriques faits dans les mêmes fibres et composites ou dans d'autres imprégnés dans les mêmesconditions,assemblés pour former des cercles recevant sur leur bord extérieur le bobinage en epaisseur d'une bande d'une certaine. largeur faite dans les mêmes materiaux et traitée de façon semblable pour servir de guides et de mandrins pour tendre l'enveloppe moulante, fond ,couvercle et cerceaux ou autres formes recevant préalablement à leur montage comme structure centrale,les traitements thermique et mécanique destinés a leur donner la rigidité necessaire pour l'a rendre indéformable et résister aux contraintes thermiques et mécaniques imposées pendant le processus de transformation de l'enveloppe moulante en paroi de bol de centrifugeuse rigid. 2.- Procédé de fabrication selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enveloppe moulante peut être faite d'une ou plusieurs couches superposées faites de la même fibre ou dans des fibres et composites diffèrentes et que pendant les traitements thermique et mécanique elle se trouve sous la tension constante d'un dispositif déstiné à la tendre,afin d'obtenir une fois ces traitements finis,une paroi de centrifugeuse parfaitement ronde dans son diamètre,droite dans sa hauteur,lisse et étanche comme état de surface et formant un bol parfaitement équilibrés 3.- Procédé de fabrication selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la structure centrale indéformable dans quelque option qu'elle soit formée, est équilibrée prealablement afin d'enlever toute tendance à la vibration opération éfféctuee avant de recevoir ltenveloppe moulante. 4,- Procédé de fabrication selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le traitement thermique est différentiel pour les pièces formant la structure centrale et utilisant des températures de polimérisation plus élevées que celle necessaire au traitement de l'enveloppe moulante , afin obtenir une ossature indéformable durant les traitements thermique et mécanique de cette dernière,d'ou l'utilisation de colle,epoxie et produits différents 5.- Procédé de fabrication selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la transformation de l'enveloppe moulante en paroi rigide se fait par l'application concomitante en tout ou en partie des traitements thermique et mécanique afin d'obtenir par centrifugation à des vitesses superieures à celle prevue pour le fonctionnement normal en continu,une déformation permanente et une soudure avec les bandes bobinées sur la circonference des cerceaux pour former une structure d'ensemble ( bol ) indéformable. 6.- Procédé de fabrication selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le fond et le couvercle du bol sont faits par le bobinage d'une ou des bandes superposées tissées ou tréssées dans des fibres ou des composites et que dans ce dernier cas des armatures en fibres et composites différentes pourront être prevues pour augmenter leur rigidité. 7.- Dispositif ( bol de centrifugeuse ) en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait qu'il comporte + une structure centrale formée par des paliers tournant ou moteurs,superposés et espacés à des distances adequates,rendus solidaires et formant un tout indéformable et rigide - soit par un système de tire-fonds tubulaires, - soit fixés sur un tube formant manchon-moteur, et formant masse commune avec :: - le fond du bol, - des segments de recevant sur leur bord extérieur une ceinture d'une certaine largeur faite par le bobinage d'une bande tissée ou tressée, - des capteurs collecteurs pouvant prendre les formes les plus diverses et des canalisations pour l'extraction des produits séparés,fixés sur les segments de cerceaux ou sur d'autres formes à proximité de la paroi du bol ou à proximité des paliers1 - le couvercle du bol, tous ces éléments étant formés,bobinés ou moulés dans des fibres ou composites tissées ou tréssées et recevant preala blement un enrobage en colle,époxie ou toute autre matière déstinée,après traitement thermique et mécanique,concomitant ou discordant,par élément ou sur l'ensemble a, les rendre rigides et indéformables, structure centrale devenue indéformable et subissant un équi librage pour la mettre à l'abri de toute tendance à vibration, + un axe fixe pouvant prendre les profils les plus divers pour servir d'assise aux paliers et au tube manchon-moteur,creux et pourvu d'ouvertures pour servir de canalisation à l'extrac tion des produits séparés,et à l'introduction des mélanges a séparer, une paroi de bol formée par la transformation d'une enveloppe moularlte,tissée ou tréssée dans des fibres ou/et des composites en forme de tube,lé ou toute autre forme,preaîablement enrobées, à une ou plusieurs couches altenantes ou susernosées,par un traitement thermique et mécanique en paroi étanche,et r-^=ide à déformation permanente. 8.- Dispositif selon ltune quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait qu'une opération de metallisation ae l'intérieur d bol donne à celui-ci une résistance accrue à la corrosion. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait que dans ce bol on peut utiliser - des capteurs collecteurs tournants fixés sur les paliers, disposés près de la paroi et de l'axe,et-dont les eanali sations aboutissent dans des pompes moléeulaires formées par une structure tournante et l'axe fixe,avec évacuation soit par l'amie creux de l'axe,soit par des canalisations collecteur à joint tournant, - des capteurs collecteurs fixes,disposés près de la paroi et de l'axe,faîsant corps commun avec lui,avec évacuation par canalisations spécifiques sous dépression traversant l'âme creux,ou directement par l'âme creux soumis à dépres sion, - des systèmes de chauffage et de refroidissement pour rester en phase gazeuse ou pour changement de phase, et qu'on peut utiliser - le procédé du contre-courant, - le procédé du courant parallèle, avec ext;tion sur la longueur du bol,par étage et par évacua tion centrifuge et centripète,par pompes moléculaires ou par dépression indirecte. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait,que dans l'une des versions des collecteurs pourront être posés sur la paroi intèrieure du bol à des distances adequates,pour former des étages d'extraction,fixés sur la ceinture renforçant les structures à cerceaux,formant avec celle-ci des chambres de séparation,collecteurs pourvus d'un système dtévecuation formé par des canalisations englobées:: - soit dans les éléments à cerceaux - soit dans l'une des couches successives du manteau moulant avant d'être rendu rigide et subissant en même temps que celui-ci les traitements thermiques et mécaniques pour le rendre indéformable, canalisations qui aboutissent à des pompes moléculaires simples ou à turbine posées sur les paliers tournant sur llaxe fixe, ce qui permet de contrôler le débit des gaz,de les évacuer hors du bol,ou de les recycler à un autre étage. On obtient ainsi que ce bol de centrifugeuse forme dans sa longueur une série de séparateurs empilés les uns sur les autres, compris dans le même éspace,travaillant à la même pression et température, parfaitement symehronisés,oermettant l'utilisation desdittérents procédés d'extraction et spécialement le procédé d'éxtraction radiale centrifuge et centripète.