Brevet FR2484869A1 — publié le 19811224

_ 1 _ Enceinte pouvant être mise sous vide pour machine à rotor La présente invention a pour objet une enceinte pouvant être mise sous vide pour machine à rotor, telle qu'un séparateur centrifuge. La consommation d'énergie des machines rotatives, telles que les séparateurs centrifuges modernes à grande vitesse, représente une fraction importante des dépenses totales de fonctionnement. On a suggéré différentes méthodes pour faire le vide autour des parties rotatives de façon à réduire les pertes de frottement sur l'atmosphère, donc à réduire la puissance requise. Cette mise sous vide permet également de réduire le niveau de bruit, qui constitue un problème supplémentaire du point de vue de l'environnement de travail, d'autant plus que le bruit augmente avec la vitesse. Ces problèmes, et les solutions qui sont mentionnées ci-après, sont communs à toutes les machines rotatives rapides. Toutefois, la description qui suivra s'attachera surtout aux séparateurs centrifuges, qui représentent une application particulièrement importante, bien que non exclusive. On a proposé surtout deux méthodes différentes pour résoudre les problèmes ci-dessus. L'une consiste à modifier la centrifugeuse pour permettre la mise sous vide du rotor lui-même, à l'intérieur de l'enveloppe de la centrifugeuse. Ce procédé n'a pas été largement appliqué. L'une des raisons réside dans la difficulté de réaliser une étanchéité,entre le rotor et le bol du séparateur, qui tout à la fois est efficace et ne consomme pas de puissance. La seconde méthode est basée sur l'idée de monter le séparateurtout entier dans une chambre de dépression qui loge toutes les centrifugeuses d'une usine dans une chambre commune pouvant être mise sous vide, de façon à réduire les investissements. Cette solution a l'inconvénient que la chambre doit être amenée à la pression atmosphérique dès qu'il faut inspecter ou réparer un sépara- teur particulier, ce qui augmente le coût de mise en dépression et réduit les temps effectifs de fonctionnement au cours des- quels on peut maintenir le vide. De plus, une chambre à vide de grande dimension doit être capable de supporter une charge élevée. Un travail de reconstruction coûteux est requis -2- surtout dans le cas de modification d'usine existante De plus, pour des raisons liées à la conception générale de l'usine, il peut être difficile ou impossible de mettre toutes les centrifugeuses d'une usine dans un même ensemble. La présente invention vise à résoudre les problèmes ci-dessus et, dans ce but, prévoit une enceinte destinée à être disposée autour d'une seule machine. On pourrait croire qu'une telle solution, en dehors des questions de coût, présenterait des problèmes d'encombrement et d'accès en vue de l'inspection et des réparations. L'invention a permis d'écarter complètement ces inconvénients en prévoyant une enceinte caractérisée notamment en ce qu'elle comprend une enveloppe montée sur un socle de façon à entourer la machine ainsi que son moteur d'entraînement, J5 l'enveloppe étant montée sur le socle par l'inter- médiaire de moyens d'appui lui permettant de tourner et ayant une embase sans fin et des moyens d'étanchéité le long -de l'embase destinés à assurer l'étanchéité contre le socle au moins lorsque l'enveloppe est en dépression et en ce que l'enveloppe comporte de plus une partie déplaçable par rapport au reste de l'enveloppe de façon à libérer une ouver- ture relativement large dans l'enveloppe, la formation de l'ouverture et la rotation de l'enveloppe par rapport au socle coopérant pour fournir un accès facile à la machine dans toute direction radiale. Bien que l'invention s'étende à tout mode de réali- sation comportant une enveloppe montée en rotation le long d'une embase annulaire et pouvant s'ouvrir dans toute direc- tion radiale, l'enveloppe présente cependant, de façon avan- tageuse, une symétrie de révolution autour d'un axe vertical, de façon à économiser l'espace. La symétrie de révolution peut, de plus, être utilisée avantageusement en prévoyant une partie de l'enveloppe de dimensions arbitraires de façon qu'après un léger déplacement à partir d'une position de liaison étanche avec le reste de l'enveloppe, cette partie puisse être déplacée en restant à proximité immé- diate du reste de l'enveloppe, ce qui se traduit par l'exi- gence d'un très faible espace additionnel pour permettre l'ouverture. -3Du point de vue de l'accès, la partie mobile d'enveloppe est avantageusement disposée pour suivre le reste de l'enveloppe lorsque cette dernière tourne. Toute- fois, on peut réaliser une possibilité d'ouverture simple en s libérant la partie mobile au moyen d'un dispositif placé hors de l'enveloppe. Par exemple, on peut prévoir une enve- loppe sphérique munie d'une partie mobile qui est fixée au socle par une tringlerie pouvant pivoter sur le reste de l'enveloppe. Si, avec une telle disposition, la partie mobile est suffisamment déplacée vers l'extérieur, l'accès au séparateur devient possible également à partir du secteur occupé par la partie mobile. Une autre possibilité consiste à enlever la partie mobile à l'aide d'une grue à tour ou d'un système de levage similaire. Parmi les modes de réalisation à symétrie de révolu- tion, une variante simple du point de vue de la fabrication est constituée par une enveloppe cylindrique. Mais une constitution en forme de diome est mieux appropriée, si l'on considère les contraintes relativement élevées que provoque la mise sous vide de l'enveloppe. Les raisons ci-dessus, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus loin, rendent particulièrement avanta- geuse l'utilisation d'une enveloppe en forme de segment sphérique. Le dessin d'un séparateur centrifuge classique ayant un arbre de rotation vertical se traduit par une bonne utilisation de l'espace dans une enveloppe sphérique. L'ouverture dans l'enveloppe peut être dirigée partielle- ment vers le haut, de façon que l'on puisse directement soulever des pièces de machines lourdes, de façon classique. En plaçant la centrifugeuse de façon que son axe central soit décalé par rapport à l'axe central de l'enveloppe, on peut par exemple enlever ainsi le rotor en le soulevant. La forme sphérique permet de plus de donner à l'embase un diamètre notablement inférieur au diamètre maximum de l'enveloppe, ce qui réduit le coût des moyens de support et des moyens d'étanchéité le long de l'embase annulaire et réduit les efforts appliqués au socle par le vide. De plus, la forme sphérique est avantageuse du point de vue de l'étanchéité entre la partie mobile de l'enveloppe et le -4- reste le long d'un bord circulaire. Etant donné que l'enceinte suivant l'invention doit pouvoir tourner autour de sa base, les conduites de liai- son vers le séparateur et le moteur sont avantageusement tirées à travers le socle à l'intérieur de l'embase. Pour faciliter le montage dans une chambre construite antérieu- rement, on prévoit avantageusement un socle présentant une plinthe sensiblement circulaire, les conduites de liaison passant à travers le flanc de la plinthe jusqu'à la face supérieure de celle-ci. En faisant fonctionner sous vide un séparateur cen- trifuge dans une enceinte suivant l'invention, on réalise des économies d'énergie du fait de la diminution de puis- sance à un'point tel que les coûts de fabrication et d'installation de l'enceinte sont compensés en quelques années de fonctionnement. De plus, l'enceinte suivant l'invention permet de réduire considérablement le niveau de bruit. Des essais ont montré que l'on peut réduire le niveau de bruit de 4 à 5 décibels en diminuant de moitié la pression ambiante. Cela signifie qu'une réduction de bruit de 15 décibels est obtenue grâce à un vide d'environ 0,125 atmosphère. De plus, il s'y ajoute l'amortissement du bruit obtenu grâce à l'enveloppe elle-même. Suivant le type de matériau et l'épaisseur de l'enveloppe, cette réduction supplémentaire peut être d'environ 20 à 30 décibels, ce qui donne une réduction totale du niveau de bruit d'environ 35 à 45 décibels. Si l'on veut réaliser un vide poussé dans l'enve- loppe, il faut prendre des mesures spéciales pour refroi- dir le moteur d'entraînement. L'une des possibilités consiste à utiliser un système de refroidissement à eau, comportant par exemple des serpentins de refroidissement situés dans le moteur et reliés à un échangeur de chaleur situé hors de-l'enveloppe, tel qu'une tour de refroidisse- ment. Mais un refroidissement à l'air simple peut être suffisant, par exemple en autorisant l'aspiration d'un certain débit d'air de l'extérieur vers le moteur, le dispositif pour faire le vide dans l'enveloppe pouvant être utilisé de façon qu'aucune installation supplémentaire de circulation d'air n'est nécessaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de quelques modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'une enceinte sphérique, - la figure 2 montre un dispositif d'ouverture cons- tituant une variante de celui montré en figure 1, - les figures 3a et 3b sont des vues de détail en coupe du dispositif de la figure 1, - la figure 4 est une vue en plan,en coupe,d'une variante de réalisation des moyens de support, - la figure 5 est une vue de dessus de la partie des moyens support du dispositif de la figure 4 apparte- nant au socle, - la figure 6 est une vue en perspective d'une enceinte de forme générale cylindrique, - la figure 7 est une vue en plan, en coupe, du dispositif de la figure 6, - la figure 8 est une vue de détail en coupe montrant un dispositif d'étanchéité pour le mode de réalisation des figures 6 et 7. La figure 1 montre une enveloppe 1, 2 de forme géné- rale sphérique dont une partie est montée de façon à pouvoir tourner sur un bord annulaire sans fin d'une plinthe de socle 4. Une seconde partie 2 constituant le reste de l'enveloppe est fixée sur une douille 6 montée de façon à pouvoir tourner sur le haut de la partie 1. La fraction basse de cette seconde partie 2 de l'enveloppe est munie de deux pieds supports 7 (dont un seul est visible sur la figure et masque l'autre). Les pieds supports 7 sont montés sur la partie 2 de façon à pouvoir tourner sur des pivots 8 et sont munis à leur extrémité basse de roues 9. En position d'ouverture, comme le montre la figure 1, la partie 2 est soulevée suffisamment par rapport à la partie 1 pour pouvoir tourner librement par rapport à cette partie 1 sur les roues 9 portant sur la plinthe du socle 4. Pour refermer l'enveloppe, on écarte les extrémités munies - 6 -2484869 de roues des pieds, l'une de l'autre, ce qui abaisse les pivots 8 et, donc, la partie 2. Les deux parties s'appliquent alors de façon étanche l'une contre l'autre le long de faces d'étanchéité circulaires sans fin, convergeant vers l'intérieur. On peut utiliser des techni- ques hydrauliques ou pneumatiques appropriées pour actionner les pieds supports 7 facilement en vue de l'ouverture et de la fermeture de l'enveloppe. L'emplacement du séparateur 10 muni de son moteur d'entraînement 11 dans l'enveloppe a été indiqué par des lignes en tirets. En plaçant le séparateur de façon que son arbre de rotor soit situé à côté de l'axe vertical de l'enveloppe sphérique,* on peut soulever le rotor directe- menti comme le montre la figure 1, lorsque la partie d'enve- loppe 2 a été déplacée pour recouvrir la partie 1. Les conduites d'alimentation 12 sont disposées à travers la paroi de la plinthe de socle 4. La figure 2 montre une variante du mécanisme permet- tant de dégager la partie 2 en la soulevant pour l'amener dans une position o elle peut tourner. La partie 2 est fixée à la douille rotative 6 par une tringlerie compor- tant deux bielles parallèles 13 et 14 de jonction. Un vérin hydraulique de levage 15 sert de moyen de levée. Le piston du vérin est fixé à la douille 6 tandis que le cylindre est fixé à la partie 2. Sur les figures 3a et 3b, la partie d'enveloppe I est montée sur plusieurs roues 16 qui roulent sur un rail circulaire 17 ménagé sur la plinthe de socle 4. La partie 1 présente une embase circulaire ayant une fraction hori- zontale 18 et une fraction 19 en saillie vers le bas à l'extérieur du rail 17. Des ouvertures 20 sont ménagées pour les roues 16 dans la fraction horizontale 18. Un joint circulaire sans fin 21 est fixé à la fraction 19 constituant rebord pour réaliser une liaison étanche avec la surface verticale de la plinthe de socle 4. La partie 1 est déplaçable verticalement par rapport aux roues 16 contre l'action élastique exercée par des moyens 22, formés par des ressorts disposés entre une fourche 23 dans laquelle tournent les arbres de roues et des 7 2484869 supports 24 fixés à la partie 1. La force élastique est réglée de façon que l'enveloppe 1, 2 soit appliquée par sa fraction horizontale basse 18 contre le rail 17 (figure 3b) lorsqu'un vide supérieur à un seuil donné règne dans l'enveloppe. Lorsque la pression atmosphérique règne dans l'enveloppe, cette dernière est soulevée par la force élastique des ressorts dans la position de rotation montrée en figure 3a. Les figures 4 et 5 montrent une disposition à sus- pension par coussins d'air. La partie 1 reposepar son embase annulaire 25 munie de moyens annulaires d'étanchéité élastiques 26,sur une lisse circulaire en saillie vers le haut à partir du socle 4. Plusieurs rainures séparées 28 (figure 5) sont ménagées dans la lisse 27 pour constituer des coussins d'air sous l'étanchéité 26. Chaque rainure est munie d'un conduit d'alimentation 29 relié à un conduit d'air comprimé 30. Les figures 6 à 8 montrent une enceinte en forme de cylindre surmonté d'un dôme, comprenant deux parties d'enveloppe 31 et 32 déplaçables l'une par rapport à l'autre. La partie 31 est montée rotative sur la plinthe de socle 33 par des moyens non représentés, par exemple par l'un quelconque des moyens décrits à l'occasion des modes de réalisation des figures 1 à 5. La seconde partie 32 repose sur la plinthe de socle 33 par l'intermédiaire de ressorts 34 et de roues 35 qui lui permettent de tourner autour de la partie 31, sur une broche 36 fixée au sommet de la partie 31, lorsque l'enveloppe n'est pas sous vide. Lorsque l'on crée le vide dans l'enveloppe, la partie 32 est pressée vers le bas contre la partie 31, en surmontant la force exercée par les ressorts 34. Un joint gonflable 37 (figure 8) peut être fixé à la partie 32 pour réaliser une étanchéité complète entre les parties de l'enveloppe. L'enveloppe de l'enceinte suivant l'invention peut être constituée en différents matériaux. A titre d'exem- ples, on peut citer les métaux, tels que l'aluminium et l'acier, et les plastiques renforcés par de la fibre de verre. Le béton armé par de la fibre de verre constitue un matériau particulièrement intéressant dans le présent -8- contexte. Ce matériau réalise en effet une bonne isolation phonique et est relativement bon marché. Il est important de choisir un dessin d'enveloppe qui réduit les efforts de tension, surtout lorsqu'on utilise du béton. Dans ce cas, la forme sphérique semble être une bonne solution. On obtient des surfaces de contact circulaires non seulement entre l'une des parties d'enveloppe et le socle, mais-aussi entre les deux parties de l'enveloppe. On peut pratiquement éviter d'appliquer à ces surfaces de contact des contraintes de tension. D'après des essais effectués sur du béton armé de fibre, on peut utiliser une épaisseur aussi faible que mm pour une enveloppe sphérique ayant un diamètre de 2,5 m pour réaliser une enceinte suivant l'invention, sans danger de rupture. Des épaisseurs plus fortes ou des renforcements appropriés sont cependant nécessaires pour les bords autour des ouvertures. L'invention ne se limite évidemment pas aux modes -particuliers de réalisation qui ont été représentés et décrits à titre d'exemple et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences. _ 9 _ Revendications -1. Enceinte pouvant être mise sous vide pour machine à rotor, caractérisée en ce qu'elle comprend une enveloppe (1, 2, 31, 32) montée sur un socle (4) de façon à entourer la machine (10) ainsi que son moteur d'entraînement (11), l'enveloppe étant montée sur le socle par l'intermédiaire de moyens d'appui (16, 28) lui permettant de tourner et ayant une embase sans fin (18, 19, ) et des moyens d'étanchéité (21, 26) le long de l'embase destinés à assurer l'étanchéité contre le socle,au moins lorsque l'enveloppe est en dépression et en ce que l'enve- loppe comporte de plus une partie (2, 32) déplaçable par rapport au reste (1, 31) de l'enveloppe de façon à libérer une ouverture relativement large dans l'enveloppe, la formation de l'ouverture et la rotation de l'enveloppe par rapport au socle coopérant pour fournir un accès facile à la machine dans toute direction radiale. 2. Enceinte suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe (1, 2, 31, 32) présente une forme ayant une symétrie de révolution autour d'un axe vertical. 3. Enceinte suivant la revendication 1 ou 2, caracté- risée en ce que la partie de l'enveloppe mobile pour libérer ladite ouverture est prévue de façon à se déplacer de façon sensiblement parallèle au reste (1, 31)-de l'enve- 2q loppe et à proximité de la surface du reste de l'enveloppe. 4. Enceinte suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que l'enveloppe (1, 2, 31, 32) est en forme de segment sphérique creux. 5. Enceinte suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que ladite partie mobile d'enveloppe (2) et le reste de l'enveloppe (1) sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une tringlerie (5, 13, 14) capable de tourner sur le haut dudit reste (1) et en ce que ladite enceinte comporte des moyens (8, 15) pour soulever la partie mobile (2) à partir d'une position dans laquelle l'enveloppe est fermée jus- qu'à une position ouverte dans laquelle les deux parties d'enveloppe peuvent être orientées librement l'une par rapport à l'autre pour libérer ladite ouverture. - 10 - 6. Enceinte suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que la base de la partie mobile d'enveloppe (2) est munie de moyens de roulement (9, 35) qui sont prévus de façon à supporter la partie mobile (2) lorsque les deux parties (1, 2) sont dans la position qui permet de les déplac-er l'une par rapport à l'autre et sont prévues pour rouler alors sur une piste circulaire ménagée sur le socle (4) ou le reste de l'enveloppe (1) lorsque les deux parties d'enve- loppe sont déplacées l'une par rapport à l'autre. 7. Enceinte suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de roulement (9) sont portés par des pieds (7) montés à pivot (8) sur la partie mobile d'enve- loppe (2), les pieds étant prévus pour basculer pendant que lesdits moyens de roulement roulent le long de la piste circulaire de façon que les pivots (8) et donc la partie mobile (2) se soulèvent par rapport au reste de l'enveloppe -(1). 8. Enceinte suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'appui sur le socle (4) sont constitués par des moyens de roulement (9, 35). 9. Enceinte suivant la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de roulement (9) sont fixés à l'enve- loppe (1, 2, 31, 32) ou au socle (4) par l'intermédiaire de moyens élastiques (2'2, 34), de sorte que l'enveloppe est portée par les moyens de roulement (9, 35) de façon à pouvoir tourner lorsque la pression atmosphérique règne dans l'enveloppe, alors que l'enveloppe est refoulée vers le bas de façon que sa base sans fin (18, 19, 25) soit en contact avec le socle (4) lorsqu'une dépression règne dans l'enveloppe. 10. Enceinte suivant l'une quelconque des revendica- tions I à 7, caractérisée en ce que l'enveloppe (1, 2) est supportée le long de sa base (25) par une suspension à coussin d'air.