Brevet FR2464100A1 — publié le 19810306

Séparateur centrifuge à dispositif de débordement La présente invention concerne les séparateurs centrifuges du type comprenant deux sorties de liquide séparées pour une phase liquide séparée relativement légère et une phase liquide séparée relativement lourde, ainsi que des passages de boue situés à la périphérie du rotor et destinés à être ouverts lors du fonctionne- ment pour éjecter les composants séparés lourds. De façon plus précise, l'invention a pour objet une modification des séparateurs du type ci-dessus destinée à réduire les pertes de phase légère qui accom- pagnent de façon inévitable une décharge totale et même souvent une décharge partielle. Dans un séparateur classique du genre ci-dessus défini, un interface se forme lors du fonctionnement entre la phase liquide légère séparée et la phase liquide lourde. Pour régler la position radiale de l'interface, un Drocédé courant consiste à utiliser des dispositifs à débordement dans les chambres de sortie pour les deux phases liquides. Ces dispositifs à débordement sont facilement réglés à l'aide d'éléments remplaçables, qu'on appelle fréquemment des anneaux de niveau pour la phase liquide légère et des disques de gravité pour la face liquide lourde. On analysera plus loin la commande de niveau de liquide en relation avec le procédé de séparation habituel qui vise à nettoyer une phase liquide légère de valeur en la débarrassant des phases liquides lourdes et des boues qui y sont éven- tuellement mélangées. A titre d'exemple, on peut citer l'élimination de l'eau et des particules solides des huiles de lubrification. Un procédé habituel de fonctionnement des séparateurs utilisés dans ce but est celui dit à décharge totale, qui implique que la totalité du liquide contenu dans le rotor est éjectée en même temps que la boue collectée, lorsqu'on ouvre les ouvertures de boue. Dans ce cas, toute la phase légère contenue dans l'inter- face est évidemment perdue avec les contaminants lourds. -2- Une façon de réduire les pertes de phase liquide consisterait à ramener l'interface loin vers le centre à l'aide des anneaux de niveau et des disques de gravité. Mais on sait bien que cela a une action défavorable sur la qualité de séparation en ce qui concerne la phase légère. En conséquence, l'approche souhaitable est de placer l'interface relativement loin du centre lors du fonctionnement et de le déplacer vers l'intérieur lors de la décharge. Un procédé déjà mis en oeuvre pour déplacer l'interface vers l'intérieur, avant ouverture des passages de boue, consiste à fermer la sortie de phase liquide lourde et éventuellement à ajouter une quantité supplémentaire de phase lourde pour accélérer le déplacement de l'interface. Mais cette solution nécessite un système de commande qui actionne les vannes côté entrée et côté sortie lors du processus de décharge. La présente invention vise notamment à fournir un séparateur centrifuge du type ci-dessus défini, modi- fié de façon que l'interface entre les phases liquides légère et lourde, en cas de décharge totale ou de décharge partielle, puisse se déplacer vers l'intérieur, c'est-à-dire vers le centre du rotor, sans qu'il soit besoin de faire fonctionner une vanne côté sortie. Dans ce but, l'invention propose notamment un séparateur centrifuge dont le rotor a une entrée centrale destinée à un mélange à centrifuger, des passaqes de boue à la périphérie de la chambre de sépa- ration prévus pour être ouverts lors du fonctionnement de façon à rejeter par intermittence les composants lourds séparés du mélange, une chambre de sortie communiquant avec la chambre de séparation et ayant des moyens de sortie, tels que des moyens d'écrêtage, destinés à extraire la phase liauide séparée relative- ment légère, et une seconde chambre de sortie communi- quant avec la chambre de séparation par un dispositif à déversement ou débordement annulaire, ladite seconde chambre de sortie comportant un dispositif de sortie, -3- tel que des moyens d'écrêtage, pour extraire la phase liquide séparée relativement lourde, caractérisé en ce que le dispositif à débordement annulaire comprend des passages placés à un niveau externe par rapport au centre du rotor et également un débordement interne placé plus près du centre du rotor, les passages ayant des dimensions telles qu'ils laissent passer la totalité de la phase liquide lourde lors du fonctionnement normal mais qu'ils ne permettent pas le passage d'un acroisse- ment de phase liquide lourde ajoutée au séparateur avant ouverture des passages de boue pour déplacer l'inter- face entre phases liquides lourde et légère vers le centre du rotor jusqu'à un niveau correspondant au débordement interne. On peut facilement modifier des séparateurs exis- tants pour les rendre conformes à l'invention en rempla- çant le disque de gravité ayant une seule ouverture située au centre par un disque de gravité dont l'ouverture centrale a un rayon correspondant au niveau de l'interface entre la phase légère et la phase lourde souhaitable immédiatement avant décharge, ce disque de gravité ayant de plus plusieurs ouvertures situées sur un cercle de rayon accru, correspondant au niveau souhaité pour l'in- terface au cours du fonctionnement en séparation, entre décharges. On peut appliquer l'invention à toute centrifuge qui comporte des parties séparées pour une phase liquide légère et une phase liquide lourde. Si le dispositif de sortie de phase légère d'une telle centrifuge, par exemple un disaue d'écrêtage, est prévu pour prélever la phase liquide suivant un rayon supérieur à celui du niveau auquel arrive la phase lourde avant décharge, déterminé par le débordement annulaire interne pour la phase lourde, on voit qu'une adjonction illimitée de phase lourde pour la décharge amène la phase lourde à atteindre la sortie de phase légère et à contaminer la phase légère extraite. Donc, dans ce cas général, la quantité de phase lourde additionnelle à fournir doit -4- être limitée de facon aue la phase lourde n'atteigne jamais la sortie de phase légère. Pour éliminer complètement le risque que de la phase lourde atteigne la sortie de phase lécère avant décharge, une centrifuge suivant un mode de réali- sation avantageux de l'invention comporte un seuil de débordement en lui-même connu, dit "anneau de niveau", situé entre la chambre de sortie de phase légère et la chambre de séparation. On peut alors donner au seuil de débordement interne du disque de gravité un rayon choisi pour que l'interface entre la phase légère et la phase lourde ne puisse jamais atteindre le seuil de débordement, c'est-à-dire qu'une certaine couche de phase liquide légère sera toujours dans la partie interne de la chambre de séparation quelle que soit la quantité de phase lourde supplémentaire fournie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère au dessin qui l'accompagne, dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un séparateur modifié suivant l'invention - la figure 2 est une vue de détail à grande échelle du séparateur centrifuge de la figure 1 et indique les niveaux de liquide après déplacement d'in- terface et avant décharge; - - la figure 3 montre schématiquement un disque de gravité suivant l'invention. Le rotor de séparateur centrifuge montré en figure 1 est muni d'une entrée centrale 1 destinée au mélange à séparer en trois composants, une phase constituée par une boue rejetée par intermittence par des passages de boue 2 situés à-la périphérie du rotor, une phase liquide légère déchargée par une sortie 3 et une phase liquide lourde déchargée par une sortie 4. Le rotor est de plus muni de plusieurs disques coniques percés d'ouvertures 6 réparties sur un cercle de -5- diamètre déterminé de façon à constituer des conduits de distribution parallèles à l'axe pour le mélange liquide ajouté par l'entrée centrale et arrivant par des ouvertures correspondantes du distributeur 7. Une chambre de sortie 8 pour la phase liquide légère séparée communique avec la partie interne de la chambre de séparation et est munie de moyens d'écrê- tage 9 qui communiquent avec la sortie 3. Une seconde chambre de sortie 10 munie de moyens d'écrêtage 11 est prévue pour extraire la phase liquide lourde vers la sortie 4. Elle communique avec la chambre de séparation par des passages 12 qui subsistent entre le disque haut 12a et la paroi du rotor à un niveau c-c déterminé par le diamètre externe dudit disque haut 12a. Entre les passages 12 et la chambre de séparation est prévu un dispositif de débordement 13 destiné à la phase liquide lourde séparée. Le dispositif de débor- dement 13 comprend d'une part une ouverture centrale 14 et, d'autre part, plusieurs ouvertures de passage 15 situées sur un cercle de diamètre supérieur à celui de l'ouverture centrale. Les dimensions des ouvertures 15 de passage sont choisies de façon à laisser passer la totalité de la phase liquide lourde séparée lors du fonctionnement normal. Le dispositif de déversement 13 peut être constitué simplement par un disque aisément remplaçable, de sorte que l'on peut rapidement changer aussi bien la dimension que la position radiale des ouvertures de débordement. Le refoulement de la phase légère avant décharge par les passages de boue 2 est effectué de la façon suivante. On supposera qu'au cours de la séparation l'interface entre phases légère et lourde occupe la position aa montrée en figure 1. Les ouvertures 15 dans le dispositif de débordement pour la phase lourde sont suffisantes pour drainer la totalité de la phase lourde séparée fournie au séparateur sous forme d'un mélange non dissocié par l'entrée 1. Avant de provoquer une opération de décharge par ouverture des passages i. -6- de boue 2, on ajoute une quantité supplémentaire de liquide lourd, par exemple en actionnant la vanne d'entrée 17 pour interrompre l'alimentation en mélange et ouvrir une alimentation en phase lourde. Dans le cas o on veut débarrasser de l'huile de l'eau et de la boue qu'elle contient, on peut ajouter de l'eau pure. Lorsqu'on commence l'opération de décharge, on suppose que l'interface occupe la position b-b montrée sur la figure 2. Le seuil de débordement 16 dans la chambre de séparation, formant cloison, et le dispositif de débordement central 14 vers la chambre de sortie de phase lourde occupent des positions situées l'une par rapport à l'autre dans le sens radial de telle façon que l'interface b-b ne puisse atteindre le seuil 16. La figure 3 montre schématiquement un disque de gravité utilisable dans une centrifugeuse pour la modifier suivant l'invention. Les ouvertures 18 situées sur un cercle de rayon R et l'ouverture centrale 19 de rayon r correspondent aux ouvertures ou passages 15 et à l'ouverture centrale de débordement 14 de la figure 1. Bien que l'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le cas de décharge complète de la centrifugeuse, elle présente également un avantage en cas de décharge partielle. Dès que la quantité de liquide et de boue éjectée à chaque opération de décharge est suffisamment importante pour amener l'interface entre phase légère et phase lourde après décharge à un rayon c-c égal ou supérieur au rayon externe du disque haut, il y a rupture de ce que l'on peut appeler un piège liquide et la phase liquide s'écoule par le passage 12 vers la sortie de phase lourde 10. Les pertes de phase légère et la contamina- tion de la phase liquide lourde de sortie duesà la rupture du piège liquide peuvent être évitées de façon efficace dans une centrifuge ayant subi la modification envisagée par l'invention, du fait du même processus de déplacement d'interface qui a été décrit ci-dessus dans le cas du fonctionnement à décharge complète. 2 4 6 4 10 0 _7- Revendications 1. Séparateur centrifuge dont le rotor comporte une entrée centrale (1) de mélange à centrifuger, des passages de boue (2) situés à la périphérie d'une cham- bre de séparation et destinés à être ouverts lors du fonctionnement de façon à rejeter par intermittence des composants lourds séparés du mélange, une chambre de sortie (8) communiquant avec la chambre de séparation et comportant des moyens de sortie, tels que des moyens d'écrêtage, pour évacuer la phase liquide séparée rela- tivement légère, et une seconde chambre de sortie (10) communiquant avec la chambre de séparation par un dispo- sitif à débordement ou déversement annulaire (13) et munie d'un dispositif de sortie (11), tel que des moyens d'écrêtage, pour évacuer la phase liquide séparée rela- tivement lourde, caractérisé en ce que le dispositif annulaire de débordement (13) comprend des passages (15) situés à un niveau externe par rapport au centre du rotor et une ouverture centrale de débordement (14) placée plus près du centre du rotor, les passages ayant une dimension qui leur permet de laisser passer l'ensemble de la phase liquide lourde lors du fonctionnement normal tout en évitant le passage d'un accroissement de phase liquide lourde qui est ajoutée au séparateur avant ouverture des passages de boue (2) pour dépasser le niveau d'interface (a-a) entre phases liquides lourde et légère vers le centre du rotor jusqu'à un niveau b-b qui correspond aux moyens de débordement interne (14). 2. Séparateur centrifuge suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'il comprend une cloison (16) en elle-même connue, s'étendant à partir de la paroi interne du rotor vers le centre du rotor et bloquant la liaison entre la chambre de séparation et la chambre de sortie (8) de phase liquide légère de façon à constituer un seuil de débordement, la position radiale de ce seuil par rapport au dispositif de débor- dement interne (14) pour la phase liquide étant choisie de façon à interdire à la phase liquide lourde de - 8 - s'écouler dans la chambre de sortie (8) de phase liquide légère quelle que soit la quantité de phase lourde additionnelle introduite dans le séparateur avant ouverture des passages de boue.