Brevet FR2485951A1 — publié le 19820108

L'invention concerne un procédé de mise en oeuvre continue d'une centrifugeuse à poches à surface perforée de séparation dans laquelle la matière à traiter est transportée, en formant une couche de matière solide, sur des surfaces perforées de séparation faisant partie de poches fixées sur un rotor. On connaît déjà par 1a demande de brevet DE-AS 1 119 775 une centrifugeuse à poches perforées de séparation, dans laquelle les poches individuelles sont articulées sur un axe vertical et peuvent être inclinées à l'aide de bras de levier à ltextrémi- té libre desquels sont montés des galets roulant sur ltenve- loppe d'une trémie conique d'alimentation disposée centralement au-dessus de l'axe de la centrifugeuse. Ce dispositif permet de donner aux poches, selon la matière à centrifuger, un angle donné d'inclinaison même pendant le fonctionnement, en vue d'une évacuation continue de la masse de matière solide par une variation permanente d'orientation des poches. Cependant, le mécanisme de réglage en est compliqué et donc sujet à de l'usure et à des pannes. Non seulement la tringlerie présente un grand encombrement, mais l'on doit se limiter à des modèles comportant une trémie d'alimentation du type conique qu'il faut en outre placer en une position convenable par rapport à cette tringlerie. Ces centrifugeuses à poches connues, ainsi que les autres centrifugeuses à poches utilisées en pratique,fonctionnent donc comme des machines à glissement, c'est-a-dire comme des centrifugeuses pour lesquelles la concordance entre l'angle d'inclinaison des surfaces perforées de séparation et l'angle provoquant le glissement de la matière constitue une condition nécessaire à un fonctionnement satisfaisant. Dans la plupart des cas d'utilisation, comme par exemple pour les centrifugeuses essoreuses utilisées dans l'industrie du sucre, des centrifugeuses à glissement présentent cependant l'inconvénient de ne voir se former sur les surfaces perforées de séparation que de minces couches de la matière solide, de sorte que la vitesse de transport de la matière solide à traiter est élevée sur les surfaces perforees de séparation.La durée de séjour d'une particule solide est donc très faible dans la centrifugeuse, de sorte qu'un effet satisfaisant de séparation ne se produit absolument pas ou n'est atteint que pour des accélérations de centrifugation très élevées. Des couches minces de la matière solide ont en outre l'inconvénient d'une plus forte érosion de la surface de séparation (tamis) lorsque les matière à traiter sont abrasives et elles ont également 17 inconvénient d'un passage élevé de la matière solide à travers la surface de séparation L'invention vise à diminuer la vitesse moyenne de transport de la matière à traiter sur les surfaces perforées de sépa ration7 afin d'y former une couche de matière solide plus épaisse. L'invention résout le problème posé en soumettant la matière à traiter à des impulsions périodiques de transport et en arrêtant dans la phase intermédiaire la couche de matière solide du fait que l'angle C d'inclinaison des surfaces perforées de séparation est inférieur à l'angle provoquant le glissement de la matière solide. Dans un procédé préféré, ces impulsions de transport peuvent etre provoquées par une oscillation du mouvement de rotation se superposantlla rotation du rotor. Par suite du ralentissement de la rotation, dû au processus d'oscillation, la couche de la matière solide formée sur la surface de séparation en vient à glisser car, au lieu du coefficient de frottement au repos (coefficient statique), le coefficient de frottement lors du mouvement (coefficient dynamiquepplus faible) s'applique entre la surface de séparation et la matière solide. Dans les périodes d'oscillation en sens contraire, le coefficient statique de frottement est ensuite excédé et la couche de matière solide reste statique.Le déversement de la matière solide s'effectue donc par la diminution périodique de l'angle provoquant le glissement de la matière solide, par rapport à 11 angle d'inclinaison de la surface perforée de séparation. Dans un procédé avantageux pour obtenir la superpose tion d'une oscillation du mouvement de rotation ou pour modifier périodiquement les conditions déterminant l'angle de glissement, des dispositifs magnétiques peuvent etre disposés sur le rotor ou sur un ou plusieurs de ses éléments d'entraînement et peuvent provoquer le ralentissement périodique de la rotation du rotor ou des poches perforées. Les impulsions périodiques de transport peuvent aussi être provoquées par l'augmentation alternative de l'angle d'inclinaison des surfaces perforées par rapport à l'angle provoquant le glissement de la matière solide. Dans une forme préférée de mise en oeuvre de ce procédé, le rotor portant les poches à surface perforée peut être monté de façon à pouvoir tourner autour de son propre axe, ainsi qu'vautour d'un autre axe disposé excentriquement par rapport au premier. Les impulsions provoquant des effets périodiques de transport peuvent aussi être obtenues par l'application combinée des procédés décrits, en superposant à la rotation du rotor, d'une part une oscillation du mouvement de rotation et, d'autre part, la variation périodique de l'angle d'inclinaison des surfaces perforées des poches. Cette façon d'opérer permet dtaug- menter encore l'effet de transport. Du fait extremement favorable que, dans les centrifugeuses à poches perfores, le sens de l'action de la force centrifuge coïncide avec celui du transport, de faibles modifications de la vitesse de rotation de 11 angle provoquant le glissement,ou de l'angle d'inclinaison des surfaces perforées suffisent déjà pour -l'obtention d'un puissant effet de transport. En règle générale donc, il suffit tout simplement d'appliquer l'un des deux procédés pour obtenir des impulsions périodiques de transport. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description détaillée suivante d'exemples non limitatifs de réalisation, faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe des parties, essentielles pour expliquer l'invention, d'une centrifugeuse à poches perforées de séparation solide/liquide; la figure 2 est une coupe selon la ligne Il-Il de la figure 1; la figure 3 est une coupe des parties,essentielles pour expliquer l'invention, d'une autre forme de réalisation d'une centrifugeuse à poches à surface perforée de séparation solide/ liquide; et la figure 4 est une vue de dessus de la centrifugeuse représentée sur la figure 3. La centrifugeuse à poches à surface perforée de séparation (dite ci après "centrifugeuses à poches perforées") présente un rotor 1 comportant des plaques supérieure 2 et inférieure 3 entre lesquelles sont disposées des poches 4 à surface perforée incurvée et un distributeur perforé 5 dtadmission. La plaque inférieure 3 comporte un moyeu 6 permettant de fixer le rotor 1 sur l'arbre 7 d'un moteur 8 dtentraînement. Les poches 4 comportent chacune une surface perforée 9 derrière laquelle se trouve un espace creux 10 d'où un tube il de sortie du filtrat, traversant la plaque 3, conduit le filtrat dans un compartiment 12 de collecte de ce filtrat;lrespace 10 est essentiellement formé par la plaque inférieure 3 et une paroi intermédiaire 13. Une tangente à une surface perforée 9 et une perpendi culaire à la direction d'action de la force centrifuge engendrée par le rotor 1 forment un anglequi correspond essentiellement ou est un peu inférieur à l'angle provoquant le glissement de la couche de la matière solide se formant sur la surface perforée 9. Les plaques 2 et 3 du rotor montrent à leur périphérie des surfaces annulaires tronconiques 14 et 15 s'ouvrant en sens inverse l'une de l'autre. La plaque supérieure 2 présente une ouverture centrale 16 dans laquelle pénètre une buse 18 fixée à l'enveloppe 17 de la centrifugeuse et destinée à l'intro- duction de la matière à traiter. La plaque supérieure 2 présente à sa périphérie des éléments magnétiques ou aimants 19 rotatifs, qui correspondent à un élément magnétique ou aimant 20 stationnaire ct fixé à l'en- veloppe 17 de la centrifugeuse. Les éléments magnétiques 19 et 20 se situent dans un compartiment 21 délimité essentiellement par la plaque supérieure 2 et l'enveloppe 17. Cette dernière forme avec la paroi intermédiaire 13 un compartiment supplémentaire 22 de collecte de la matière solide, dans lequel débouchent les zones de sortie de la matière solide des poches 4. Lorsque la centrifugeuse à poches perforées, représentée sur les figures 1 et 2;fonctionne, la matière à traiter est introduite par les buses 18 dans le distributeur perforé 5 du rotor 1 en rotation et elle est uniformément répartie sur les surfaces perforées 9 des poches 5 où le filtrat se sépare, en formant une couche de matière solide demeurant sur la surface 9, et parvient ensuite dans l'espace creux 10 et, par le tube 11 de sortie, dans le compartiment 12 de collecte de ce filtrat. Du fait que l'angle sC d'inclinaison des surfaces perforées 9 est inférieur à l'angle provoquant le glissement de la matière solide, la couche de matière solide demeure tout d'abord sur la surface 9 et n'est entraînée dans le sens radiale ou sens d'action de la force centrifuge? que lorsque le rotor 1 et les poches 4 qui y sont fixées subissent un ralentissement de leur rotation. Dans cette phase du fonctionnement, l'effet d'un coefficient T O de frottement statique est remplacé par celui d'un coefficient dynamique F de glissement, de sorte que la couche de matière solide se trouvant sur la surface 9 subit une impulsion de transport 5T exerçant en sens radial. Le coefficient statique/'0 correspond alors à l'angle provoquant le glissement, tel que celui-ci prédomine dans le cas d'un mouvement uniforme de rotation entre la matière solide et la surface 9. L'angle o( d > inclinaison de la surface 9 est alors établi, selon la matière à traiter, de façon à être égal ou inférieur à l'angle de glissement afin de permettre, lors du mouvement uniforme de rotation, une certaine durée de séjour du produit sur la surface 9, ce qui conditionne une bonne filtration et donc une faible humidité résiduelle de la matière solide. Dans l'exemple de réalisation ici décrit, le ralentissement de la rotation du rotor est dû aux éléments magnétiques rotatifs 19 qui, lorsqu'ils passent devant l'élément magnétique ou aimant stationnaire 20, transmettent à ce rotor 1, par suite de l'effet magnétique, une impulsion de freinage dont lténergie est élastiquement absorbée par le rotor 1 et ses éléments d'entraînement, et se transforme ensuite à nouveau, après passage devant le dispositif magnétique, en une cause d'accélération du rotor 1. Cette forme d'appareillage garantit à la couche de matière solide, d'une part le maintien d'un arrêt sur la surface 9 pendant un temps suffisant pour atteindre des conditions optimales de séparation et, d'autre part, un effet de transport fiable sur cette même surface 9. L'invention ne se limite cependant pas à l'exemple de réalisation décrit. C'est ainsi, par exemple, que le moteur 8 peut aussi provoquer directement l'oscillation du mouvement de rotation ou tout au moins y contribuer. L'alimentation en courant du moteur 8 peut pour cela être interrompue lorsque l'élément magnétique rotatif 19, qui peut également être réalisé sous forme d'un noyau en fer doux, atteint des éléments ou aimants stationnaires 20.Le moteur 8 peut également être brièvement commuté sur un courant inverse pour freiner le rotor En outre, l'appareil peut également comporter des dispositifs mécaniques, pneumatiques ou hydrauliques de freinage, ainsi que des aimants électriquement activables, qui, de plus, peuvent encore être réglables en fonction de paramètres quelconques de fonctionnement de la centrifugeuse, de façon à pouvoir influer, pendant le fonctionnement de celle-ci, aussi bien sur la fréquence que sur l'amplitude des impulsions provoquant le transport de la matière solide. L'appareillage peut comporter des dispositifs provoquant des oscillations périodiques des poches 4.Ces derniers dispositifs peuvent être constitués par une butée mécanique ou des dispositifs magnétiques fixés sur l'enveloppe 17 et qui permo.tent aux poches 4, pendant leur rotation, un déplacement régle à llen- contre de l'action d'un élément élastique ou d'un ressort. En lui assurant un rendement optimal, on peut ainsi faire correspondre la centrifugeuse aux conditions les plus diverses de son fonctionnement, par exemple à la nature ou à la quantité de la matière à traiter. Les parties essentielles, représentées sur les figures 3 et 4,d1un autre dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention, montrent un arbre creux 29 monté dans des paliers 27 et 28 d'un logement fixe 26. L'arbre 29 présente dans sa partie inférieure une poulie 30 pour courroie trapézoldale. Une seconde poulie 31 pour courroie trapézoidale est assujettie à un arbre menant 32 qui traverse le centre de l'arbre 29 et tourillonne dans des paliers 33 et 34. Un pignon 35 se trouve sur l'arbre 2 et engrène avec une roue satellite 36. La roue 36 est assujettie à un arbre 37 monté excentriquement à l'aide des paliers 38 et 39 dans l'arbre creux 29. Une plaque inférieure 41 du rotor est fixée par un moyeu 40 sur l'arbre 37. Des poches 42 à surface perforée de séparation solide/liquide sont reliées à la plaque 41, comme les poches 4 le sont au rotor 1 selon les figures 1 et 2. Le fonctionnement de cette autre forme de réalisation de centrifugeuse à poches perforées de séparation ressort essentiellement de la figure 4. Pour permettre une meilleure compréhension, les surfaces perforées 43 de séparation, faisant partie des pochets 42, y sont schématiquement représentées. La disposition plus précise des poches 42 correspond à celle des poches 4 des figures 1 et 2. Les surfaces perforées et incurvées 43 des poches 42 sont soumises à une force centrifuge qui, en supposant que la vitesse de rotation du rotor est élevée-autour de l'axe 44 de l'arbre creux 29 et faible autour de l'axe 45 de l'arbre 37, s'exerce presqe dans le sens radial perpendiculairement à l'axe 44.Le fait qu'une particule solide glisse sur la surface 43 dépend de façon prédominante de l'angle formé par une tangente 46 à cette surface 43 et une perpendiculaire 47 à la direction 48 d'action de la force centrifuge Par suite de la disposition excentrique et de la rotation simultanée autour des deux axes décrits 44,45, cet angle &alpha;; varie au cours de la rotation entre un minimum hgl et un maximum et50 Pour une différence suffisante entre et 1 et l'angle st est ainsi alternativement supérieur à l'angle correspondant au coefficient de frottement statique ( #o) de la partie solide de la matière å traiter sur la surface 43 et alternativement inférieur à l'angle correspondant au coefficient de frottement dynamique ( g) il en résulte le transport pas à pas voulu de la matière solide sur la surface 43, cependant que dans les phases intermédiaires la matière solide vient à s'arrêter, ce qui laisse un temps de sejour suffisant pour que puisse se former une couche assez épaisse de matière solide constituant une condition à remplir pour une bonne filtration et donc pour l'obtention d'une humidité résiduelle plus faible. I1 va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et aux dispositifs décrits ci-dessus, pour le fonctionnement continu d'une centrifugeuse à poches séparatrices. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le fonctionnement continu d'une centrifugeuse à poches å surface perforée de séparation solide/liquide, dans laquelle la matière à traiter est transportée avec formation d'une couche de matière solide sur les surfaces perforées de poches fixées à un rotor, ce procédé étant caractérisé en ce que la couche de matière solide est soumise à des impulsions périodiques de transport sur les surfaces (9,43) et en ce que, dans les phases intermédiaires, la couche de la matière solide est portée à s'arrêter du fait que l'angle (56) d'inclinaison de la surface perforée (9,43) est inférieur à l'angle provoquant le glissement de la matière solide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérIsé en ce que les impulsions périodiques de transport sont provoquées par la superposition, I la rotation du rotor (1), d'une oscillation du mouvement de rotation de ce dernier. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions périodiques de transport sont provoquées par l'augmentation périodique de l'angle (oC) d'inclinaison de la surface (9,43) par rapport à l'angle provoquant le glissement de la matière solide. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions périodiques de transport sont provoquées par la superposition, à la rotation du rotor (1), d'ûne oscillation de ce mouvement de rotation et par la modification périodique de l'angle (OC ) d'inclinaison des surfaces perforées (9,43). 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments magnétiques ou aimants (19) ou des éléments en fer doux sont fixés sur le rotor (1) et tournent avec celui-ci et en ce qu'un élément magnétique ou aimant (20) stationnaire est associé aux éléments ou aimants (19) dont il provoque, pendant leur rotation, un ralentissement de cette rotation. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qutun ou plusieurs des éléments magnétiques stationnaires (20) est ou sont un ou des électro-aimants réglables selon les paramètres de fonctionnement de la centrifugeuse à poches perforées, par exemple selon la nature ou la quantité de la matière qui y est introduite en vue de son traitement. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments magnétiques rotatifs et stationnaires (19,20) ou les éléments en fer doux engendrent des impulsions du courant de commande qui interrompent l'arrivée du courant dans le moteur (8) ou en inversent le sens. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le rotor (1) ou ses éléments d'entraînement comportent des dispositifs mécaniques, pneumatiques ou hydrauliques de freinage provoquant des ralentissements périodiques de la rotation de ce rotor (1). 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le rotor (41) portant les poches (42) perforées est monté de façon à tourner autour de son axe propre (45) ainsi qutautour d'un autre axe (44) disposé excentriquement par rapport à ce dernier. 10. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon ltune des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que les poches perforées (4) sont montées dans le rotor (1) de façon à pouvoir osciller autour d'un axe parallèle à l'axe du rotor (1) et en ce que le dispositif comporte des organes provoquant les oscillations périodiques des poches (4). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les organes provoquant des oscillations périodiques des poches (4) consistent en une butée mécanique ou en des dispositifs magnétiques fixés sur l'enveloppe (17) de la centrifugeuse et qui permettent ou provoquent le déplacement réglé des poches (4), pendant leur rotation, à l'encontre de l'action d'un organe élastique ou d'un ressort.