Brevet FR2489716A1 — publié le 19820312

La présente invention concerne une centrifugeuse destinée à la séparation de matières solides et de deux li- quides. Plus précisément, elle concerne une centrifugeuse ayant un tambour rotatif et une vis sans fin destinée à tourner dans le tambour afin qu'elle transporte les matières solides séparées des matières premières qui sont introduites par une entrée formée à une première extrémité de l'espace de séparation délimité dans le tambour, vers une sortie de matières solides formée à l'autre extrémité de l'espace de séparation; le tambour comporte un premier tronçon disposé à partir de l'extrémité d'entrée et ayant une paroi interne sensible- ment cylindrique ou de section légèrement variable, un se- cond tronçon ayant une paroi interne dont le diamètre aug- mente plus nettement vers l'extrémité de sortie des matières solides, et un troisième tronçon ayant une paroi interne dont le diamètre diminue vers l'extrémité de sortie des matières solides. La spire ou les spires de la vis de trans- port sont interrompues dans une région de l'espace de sé- -paration correspondant au second tronçon du tambour, et des tubes de sortie de liquide séparé de la matière première traversent la paroi de ce second tronçon. Un avantage de ces centrifugeuses, décrites dans le brevet danois no 61 399, est que, pendant l'opération de séparation ou de clarification, la phase liquide se déplace dans le même sens que la matière première et les matières solides séparées successivement, si bien que les phénomènes de turbulence qui peuvent réduire le rendement de sépara- tion, sont pratiquement éliminés. Le tronçon de diamètre variant de façon relativement importante formé par la paroi du tambour autour des tubes de sortie contribue à un trans- port continu des matières solides séparées le long de la paroi du tambour, dans la région dans laquelle la ou les spires de la vis ont été supprimées afin que les tubes de sortie qui tournent par rapport à la vis puissent y être disposés. Selon l'invention, une centrifugeuse du type décrit précédemment se caractérise par la disposition de deux jeux de tubes de sortie, décalés axialement et traversant la paroi du second tronçon de tambour, les orifices inter- nes d'un premier jeu de tubes sont placés plus près de l'axe du tambour que les orifices de l'autre jeu de tubes, et une cloison circulaire, ayant un rayon externe supérieur à celui des orifices de tubes de sortie placés les plus à l'extérieur, est fixée à la vis de transport en aval du premier jeu de tubes de sortie. L'invention met en oeuvre le fait que le tronçon de paroi dont le diamètre varie de façon relativement im- portante permet la réalisation d'une région de longueur axiale relativement grande dans laquelle la vis de transport est interrompue, si bien que dette région peut contenir deux jeux de tubes de sortie de liquide, décalés axialement. En conséquence, l'invention permet une séparation efficace d'une matière première en une phase solide et deux phases liquides ayant des masses volumiques ou des densités dif- férentes. La phase liquide la plus légère quitte l'espace de séparation par le premier jeu de tubes dont les orifices sont les plus proches de l'axe du tambour alors que la cloison placée en aval de ces tubes retient cette phase tout en permettant le passage, le long de la paroi évasée du tambour, des matières solides et de la phase liquide la plus lourde, celle-ci étant extraite par l'autre jeu de tu- bes de sortie. De cette manière, les deux phases liquides peuvent être retirées sous une forme pratiquement pure, sans être mélangées l'une à l'autre. Cette caractéristique est surtout avantageuse lorsque la phase liquide la plus légère a une grande valeur économique, par exemple au cours de la pro- duction d'huile d'olive dans laquelle on essaie de main- tenir à une valeur aussi faible que possible la teneur en huile de la pulpe séparée et de la phase liquide la plus lourde, de l'eau dans le cas considéré. Une centrifugeuse selon l'invention peut cependant être aussi utilisée dans des opérations dans lesquelles la phase liquide la plus lourde est le produit le plus précieux et dans lesquelles il est donc important qu'une quantité aussi faible qde possible de cette phase soit évacuée avec la phase liquide plus légère. Dans ces conditions, il peut être souhaitable que les matières solides subissent une opération ultérieure permettant la séparation de la teneur résiduelle possible en phase liquide la plus lourde, mais cette opération est notablement simplifiée par l'enlèvement efficace précité de la phase liquide plus légère d'impureté dans la centri- fugeuse. Selon une caractéristique de l'invention, le pre- mier jeu de tubes peut être placé plus près de l'extrémité d'entrée de l'espace de séparation. Ce mode de réalisation est particulièrement simple car il ne nécessite qu'une cloi- son entre les deux jeux de tubes de sortie, et l'interrup- tion nécessaire de la spire ou des spires de la vis de trans- port est relativement courte. Cependant, l'invention concerne aussi une centri- fugeuse dans laquelle le dernier jeu précité de tubes est plus près de l'extrémité d'entrée de l'espace de séparation que l'autre jeu, deux cloisons radiales supplémentaires étant disposées en amont de ces tubes et entre les deux jeux de tubes,les chambres placées en amont et en aval respectivement de ces cloisons supplémentaires communiquant par des tubes fixés dans les parois et disposés en direction sensiblement parallèle à l'axe du tambour, au niveau radial des orifices d'entrée du premier jeu de tubes. La phase li- quide la plus légère s'écoule par les tubes fixés aux deux cloisons supplémentaires, vers la chambre disposée entre les deux parois distantes de l'extrémité d'entrée et elle est extraite de cette chambre par des tubes de sortie pénétrant dans la chambre, sans pouvoir cependant s'écouler dans la chambre intermédiaire dans laquelle sont disposés les ori- fices des tubes de sortie de l'autre jeu, destinés à l'ex- traction de la phase liquide plus lourde. Un jeu au moins de tubes de sortie de liquide peut être monté dans la paroi du tambour de manière que le niveau radial des orifices internes soit réglable. Cette carac- téristique permet le réglage du ou des niveaux correspon- dants de liquide dans le tambour, compte tenu de la com- position de la matière première traitée et sans démontage de la centrifugeuse. La valeur optimale de l'angle au sommet de la paroi tronconique du second tronçon dépend notamment des caractéristiques de frottement des matières solides, mais, dans la plupart des cas,cet angle est au moins égal à 300 et il peut être beaucoup plus grand, par exemple compris entre 60 et 80 . D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure l est une coupe longitudinale ou axiale d'un premier mode de réalisation de centrifugeuse selon l'invention; et - la figure 2 est une coupe partielle correspon- dante à plus grande échelle d'une variante représentant la région de la longueur du tambour dans laquelle sont dis- posés les tubes de sortie. La centrifugeuse représentée sur la figure l comporte un tambour portant la référence générale l et un rotor coaxial interne 2 auquel est fixée une vis de trans- port double dont les spires ou volutes portent les réfé- rences 3 et 4 respectivement. A ses extrémités, le tambour l est supporté par des paliers schématiquement représentés et 6 afin qu'il puisse tourner. Le tambour et le rotor sont couplés par des arbres 7 et 8 respectivement, à un mé- canisme d'entraînement non représenté, destiné à provoquer la rotation des deux éléments à des vitesses différentes. Etant donné la rotation différentielle du tambour et du rotor correspondant à une rotation relative du rotor 2 dans le-sens de la flèche 9, les spires 3, 4 provoquent un transport des matières solides qui, pendant l'opération de centrifugation, se séparent dans l'espace 10 de sépara- tion délimité entre le rotor et la paroi interne du tambour, vers l'extrémité gauche de la figure 1. Une matière première qui doit être séparée en une phase solide et deux phases liquides ayant des masses volu- miques différentes, est transmise dans le rotor creux 2 à partir duquel elle s'écoule dans l'espace de séparation, par l'intermédiaire d'ouvertures il disposées au voisinage d'une première extrémité de cet espace. Ensuite, la matière s'écoule le long de la face interne de la paroi du tambour, vers l'autre extrémité de l'espace de séparation et. pen- dant son déplacement. la matière se sépare en une phase solide transportée par la vis 3, 4 et évacuée finalement par des ouvertures 12 de l'extrémité du tambour. et en deux phases liquides. Deux jeux de tubes 13 et 14 de sortie, décalés ou étagés axialement sont montés dans la paroi du tambour afin qu'ils extraient les phases liquides. Chaque jeu com- porte plusieurs tubes répartis à la circonférence du tam- bour. Une cloison sous forme d'un anneau circulaire 15 est fixée au rotor 2 entre les deux jeux de tubes 13 et 14. Etant donné la rotation relative précitée de la vis sans fin 3, 4 et du tambour 1, chaque spire est comme représenté interrompue sur une partie de sa longueur axiale si bien que les tubes 13 et 14 de sortie peuvent tourner librement entre les bords terminaux des spires. Le tambour 1 est composé de trois tronçons, à savoir, à partir de l'extrémité d'entrée de matière pre- mière, un premier tronçon cylindrique 17 ayant une paroi interne cylindrique 18, puis un tronçon conique 19 ayant une paroi interne 20 dont le diamètre augmente relativement vite vers les ouvertures 12 de sortie, et enfin un tron- çon 21 ayant une paroi interne conique 22 de sens opposé à celui du tronçon 19. Les deux jeux de tubes de sortie 13 et 14 sont montés dans le tronçon conique 19 dont la longueur axiale est égale ou légèrement supérieure à celle de la longueur de la région comprise dans l'espace de séparation et dans laquelle les spires 3 et 4 des vis sont interrompues. Etant donné le transport voulu assuré par la vis, le profil des spires est adapté de manière que l'espace compris entre la vis et la paroi du tambour, dans les parties 18, 20 et 22 de cette paroi, soit relativement faible, normalement com- pris entre 0,5 et 2 mm suivant le diamètre du tambour. L'inclinaison relativement grande de la paroi conique 20 vers les ouvertures 12 de sortie assure le glis- sement vers l'extérieur des matières solides dans cette région, le long de la paroi et vers le point le plus éloigné de l'axe, c'est-à-dire la transition entre les parties 20 et 22 de paroi, uniquement sous l'action de la force cen- trifuge. Si le point le plus bas se trouve comme représenté peu en aval du point de recommencement des spires de la vis après l'interruption, la v-is peut facilement assurer le maintien des matières solides et leur transport vers les ouvertures 12, sans possibilité de coincement ou de bouchage par les matières solides accumulées. Comme l'indique la figure 1, les tubes 13 de sor- tie les plus proches des ouvertures 11 d'entrée sont montés dans la paroi du tambour de manière que les orifices orien- tés vers l'intérieur, déterminant le niveau 23 du liquide en amont de la cloison 15, soient plus proches de l'axe de rotation du tambour et du rotor que les orifices des tubes 14 de sortie qui déterminent le niveau 24 du liquide en aval de la paroi 15. Les tubes de sortie sont de préférence montés dans la paroi de manière qu'ils puissent être remplacés et/ou réglés axialement afin que les niveaux 23 et 24 puissent être modifiés à volonté ou le cas éché- ant. Comme la périphérie externe de la cloison 15 est disposée radialement à l'extérieur des orifices orientés vers l'intérieur des tubes 14 de sortie et en conséquence aussi vers l'extérieur des orifices des tubes 13, la cloi- son ne permet le déplacement que de la phase liquide rela- tivement lourde et des matières solides au-delà d'elle- même, vers la partie finale de l'espace 10 de séparation à partir duquel la phase liquide relativement lourde est retirée par l'intermédiaire des tubes 14 alors que la pha- se liquide relativement légère est retirée par les tubes 13. Sur la figure 2, les éléments de la centrifugeu- se qui correspondent à des éléments du mode de réalisation décrit précédemment et qui ont le même rôle, portent les mêmes références. Les positions axiales des deux jeux de tubes 13 et 14 de sortie sont inversées si bien que les tubes 13 permettant le retrait de la phase liquide la plus légère sont les plus éloignés de l'extrémité d'entrée (non représentée) de l'espace 10 de séparation. La cloison 15 qui est fixée au rotor 2 et qui doit retenir la phase li- quide relativement légère en amont afin qu'elle permette son retrait par les tubes 13,,est disposée en aval des tu- bes 13, comme indiqué sur la figure 1. Une cloison supplémentaire 25 est fixée au rotor entre les deux jeux de tubes 13 et 14, et une troisième cloison 26 est fixée au rotor en amont des tubes 14. Les extrémités d'un nombre convenable de tubes 27 de raccorde- ment, placés parallèlement à l'axe du tambour, sont fixées de façon étanche aux cloisons 25 et 26 au niveau 23 de la phase liquide la plus légère. Les tubes 27 permettent ainsi une circulation libre de la phase liquide la plus légère de la partie de l'espace 10 de séparation qui est la plus proche de l'extrémité d'entrée, c'est-à-dire qui se trouve à droite de la cloison 26, à la chambre 28 délimitée entre les cloisons 15 et 25. La cloison 26 est disposée vers l'ex- térieur, vers la paroi conique interne 20 du tronçon 19, suffisamment loin pour que la phase liquide la plus légère ne puisse pas s'écouler dans la seconde chambre 29 délimitée entre les deux cloisons 25 et 26. La phase liquide la plus lourde peut cependant s'écouler librement dans cette chambre par l'espace compris entre la cloison 26 et la paroi du tambour si bien qu'elle peut être retirée de cette chambre par les tubes 14 de sortie dont les orifices orientés vers l'intérieur déterminent le niveau 24 de cette phase liquide, comme dans le mode de réalisation de la figure 1. Bien que le premier tronçon 17 du tambour soit représenté avec une paroi interne cylindrique dans les deux modes de réalisation considérés, il faut noter que, le cas échéant, la paroi peut être légèrement conique-; dans tous les cas, sa génératrice ne fait avec l'axe du tambour qu'un angle inférieur à celui que fait la génératrice du tronçon suivant de paroi dans lequel sont disposés les tubes de sor- tie de liquide. REVENDICATIONS 1. Centrifugeuse du type qui comporte - un tambour rotatif (1) et une vis sans fin de transport (3, 4) destinée à tourner dans le tambour et à transporter les matières solides séparées d'une matière première introduite par un dispositif d'entrée (11) placé à une première extrémité de l'espace (10) de séparation formé dans le tambour, vers une sortie (12) de matières solides formée à l'extrémité opposée de l'espace de sépara- tion, - le tambour (1) comportant un premier tronçon (17) partant de l'extrémité d'entrée et ayant une paroi interne (18) sensiblement cylindrique ou légèrement évasée, un second tronçon (19) ayant une paroi interne (20) dont le diamètre augmente plus fortement vers l'extrémité de sortie de matières solides, et un troisième tronçon (21) ayant une paroi interne (22) dont le diamètre diminue vers l'extrémité de sortie des matières solides, - la spire ou les spires (3, 4) de transport de la vis sans fin étant interrompues dans une région de l'espace de séparation (10) délimitée par le second tronçon (19) du tambour, et - des tubes de sortie de liquide séparé de la matière première, ces tubes perçant la paroi (20) du second tronçon (19) de tambour, ladite centrifugeuse étant caractérisée en ce que - elle comporte deux jeux de tubes de sortie (13, 14) décalés axialement, traversant la paroi (20) du second tronçon (19) de tambour, les orifices internes d'un jeu de tubes (13) sont disposés plus près de l'axe du tambour que les ori- fices de l'autre jeu de tubes (14), et - une cloison circulaire (15) dont le rayon ex- terne est supérieur à la distance des orifices des tubes placés les plus à l'extérieur t l'axe du tambour et fixée à la vis de transport en aval du premier jeu de tubes de sortie (13). 2. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier jeu de tubes (13) est disposé plus près de l'extrémité d'entrée de l'espace de séparation (10) que l'autre jeu de tubes (14). 3. Centrifugeuse selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que le second jeu de tubes (14) est placé plus près de l'extrémité d'entrée de l'espace de séparation (10), deux cloisons radiales supplémentaires (26, 25) sont dis- posées en amont de ces tubes et entre les deux jeux de tu- bes, et les chambres (10, 28) formées en amont et en aval respectivement des cloisons supplémentaires communiquent par des tubes (27) fixés à ces cloisons (26, 25), ces tubes étant sensiblement parallèles à l'axe du tambour au niveau radial (23) des orifices internes des tubes (13) du premier jeu. 4. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisée en ce qu'un jeu au moins de tubes de sortie est monté dans la paroi du tambour de ma- nière que le niveau radial des orifices internes soit ré- glable. 5. Centrifugeuse selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisée en ce que l'angle au sommet de la paroi tronconique (20) du second tronçon de tambour est au moins égal à 30 . 6. Centrifugeuse selon la revendication 5, caracté- risée en ce que ledit angle au sommet est compris entre et 800.