Brevet FR2498480A1 — publié le 19820730

L'invention concerne les séparateurs centrifuges de schlamms, pour des liquides, qui sont ouverts et fermés par des impulsions de commande, à des intervalles de temps déterminés, la chambre à schlamm du tambour du réparateur étant en forme de double cône. On connatt des séparateurs centrifuges avec trommels à ouverture et fermeture périodiques, dans lesquels le contour intérieur du double cône représente une partie rectiligne dans la portion médiane. Cette information, dans le cas de trommels fermés, c'est-à-dire ne comportant pas de dispositif d'ouverture à actionner périodiquement, n'a été utilisée jusqu'à ce jour uniquement lorsque les trommels sont équipés avec des buses qui permettent une extraction continue du schlamm pendant la marche. Les trommels de type fermé dont le schlamm collecté doit outre évacué à la main après mise à l'arrêt, comportant des chambres à schlamm dont le contour extérieur est essentiellement cylindrique. Avec l'introduction de l'expulsion périodique du schlamm au cours de la marche du trommel, il est devenu nécessaire d'utiliser des chambres à schlamm de forme conique, afin de permettre, lors de l'ouverture du trommel, une évacuation certaine du schlamm contenu. Dans ce cas, l'angle du cône par rapport à l'axe de rotation du trommel ne doit pas hêtre supérieur à la valeur nécessaire pour permettre le dépôt des schlamms, car avec un angle croissant, le diamètre extérieur du trommel croit, de telle sorte que, compte tenu des valeurs limitées de résistance mécanique des matériaux à utiliser, il devient nécessaire de prévoir une réduction de la vitesse de rotation du trommel et, en conséquence, une diminution des forces de séparation.Le schlamm qui, lors de l'éjection hors du trommel, revu en partie adhérent aux parois, produit des balourds de rotation, qui dans les cas extrêmes, pourraient aboutir à une destruction du séparateur et des équipements, avec risque d'accidents au personnel. Pour cette raison, la profondeur des rugosités de surface extérieure de toutes les surfaces en contact avec le schlamm doit être maintenue très faible en vue de réduire l'adhérence des dép8ts sur elles. En compar4Bt les séparateurs centrifuges, d'après le rapport entre le volume de la chambre à schlamm et le volume de l'ensemble du trommel y compris la chambre, on constate que ces relations, dans le cas de séparateurs à évacuation périodique automatique du schlamm sont beaucoup plus défavorables pour la chambre de séparation, que dans le cas de trommels formés avec paroi cylindrique. Ces relations sont influencéss, dans le cas de séparateurs à éjection périodique automatique du schlamm, par la dépense plus importante de matériau et d'énergie lors de la fabrication, et en énergie lors de na marche, pour les éléments assurant la séparation et ceux ajoutés pour l'éjection du schlamm.Indépendamment de la justification de cette dépepse par la réduction des temps d'arrêt et la suppressi cn du travail manuel, il y a lieu de tendre vers une amélioration de ces conditions au profit de la chambre de séparation en vue d'accroître 11 efficacité obtenue par cette dépense. L'invention a pour but d'améliorer le rapport entre chambre de separation et chambre à schlamm, et de constituer le contour extérieur de la chambre à schlamm de telle manière que soit assurée une éjection plus sûre du schlamm, avec une surface de base en projection de la chambre à schlamm qui soit la plus faible possible. Le problème posé par l'invention consiste,dans les séparateurs centrifuges,à constituer la chambre à schlamm, de telle manière qu'une adhérence persistante du schlamm, compacté et durci au contour de la chambre soit largement évitée et que, au moment de l'extraction périodique du schlamm;; cette extraction soit aussi complète que possibles Dans C8 e but, le séparateur conforme à l'invention est caractérisé en ce que, entre le diamètre maximal et le diamètre minimal du contour de la chambre à schlamm, il ntexiste dans la portion médiane du séparateur, aucune portion rectiligne, mais que le contour de paroi s'étende comme une courbe ayant une influence directe sur la forme du trommel. Cette courbe correspond aux équations suivantes ri max r r1 n @ 1/2 hs1 = # + C1 tg &alpha; max 1 - n ou 2 g (- m # r) 1/2 h s2 = # exp + C2 0 m # 2 g dans lesquelles hs est la hauteur de la chambre à schlamm au rayon r, 0 Pour celà, on part du fait que l'adhérence du schlamm aux parois de la chambre à schlamm dépend de plusieurs facteurs, tels que la rugosité de paroi, l'angle d'inclinaison de la paroi et l'accélération dans le champ centrifuge, ainsi qu'également de propriétés particulières du schlamm en question, son adhérence à la paroi > sa possibilité de compactage, et sa modification par les températures de paroi produites en conséquen de la vitesse de rotation élevée du trommel.L'adhérence du schlamm à la paroi, en raison de l'influence de l'accélération 2 centrifuge r , peut cotre représenté par un coefficient d'adhé- rence idéal 0 dont la modification est exprimée par une loi de puissance 1 = 0 (r #2) n ou une loi exponentielle telle que 2 = 0 # exp # (m r # 2) . g Si les facteurs dont dépend une bonne séparation sont connus, il est possible de calculer, par les équations, l'affectation d'un angle i par rapport à l'axe à l'emplacement r du trommel. Il est alors également possible que la courbe de la zone médiane corresponde à une combinaison mathématique des deux équations, c'est-à-dire qu'elle soit composée de portions qui suivent, chacune pour soi, l'une des deux lois indiquées pour sa forme. Si l'angle En outre, conformément à l'invention, le contour de la chambre à schlamm dans la zone médiane est disposé symé- triquement en direction axiale du trommel à partir du plan de la fente d'ouverture fermée. Le contour de la courbe peut etre en outre remplacé, en tout ou partie part un polygone tangentiel, ou en tout ou partie, par des tronçons d'arcs de cercle. L'invention est expliquée ci-après à l'aide d 'un exemple de réalisation avec référence à la figure unique annexée qui représente une vue en coupe verticale à travers un trommel, correspondant, dans cette application, à une coupe par un plan médian. Le séparateur représenté comprend, comme éléments principaux, la partie inférieure de trommel 1 sur laquelle est monté, à joint étanche, le couvercle de trommel 2 qui est bloqué par un anneau de serrage 3. Dans cette partie inférieure 1, se déplace en direction verticale, par exemple par des forces hydrau ligues, le piston 4, de telle sorte que son bord supérieur libère, par instants sur la garniture d'étanchéité 5, une fente annulaire à travers laquelle le schlamm, collecté dans la chambre 6, peut sortir du séparateur. L'amenée du liquide à traiter a lieu au centre du trommel, par exemple à partir du haut, par un tuyau non représenté, qui traverse, en position fixe, l'alésage central du distributeur 7. Etant donné que j alésage central de la partie inférieure de trommel 1 est obturé par l'arbre d'entrainement du trommel, non représenté, faisant saillie vers le bas, le liquide s'écoule, à travers les perçages ascendants 8, dans la chambre de séparation 9 formée par un empilage de cones de tôle et de plateaux, où le flux est dissocié sous l'effet du champ de forces centrifuges. Les composantes du flux liquide s'écoulent, selon leur densité propre, vers l'intérieur, soit directement, soit à travers la fente conique 10 où elles sont reçues par des organes spéciaux, non représentés.Le schlamm particulier le plus lourd parmi les composantes du flux liquide se rassemble, entre les périodes d'ouvertures de la fente annulaire, dans la chambre à schlamm 6, dont la limite intérieure est formée par la pile de plateaux de la chambre de séparation 9 et dont la limite extérieure présente sur le couvercle 2 et sur le piston 4, le contour Il conforme à l'invention. Le contour 11 de la chambre à schlamm 6 présente la forme d'une courbe qui correspond à l'une ou l'autre des deux équations suivantes ri max r1 - n 1/2 h s1 = # + C1 tg &alpha; max 1 - n ou 1/2 hs2 = g@ 2) # exp (- m #2 r) + @2 0 m # 2 g Il est ainsi tenu compte des dépendances de l'éjection sans frottement du schlamm, par rapport à la forme de la paroi de la chambre à schlamm, c'est-à-dire de la relation entre chaque rayon r et lfangle &alpha; correspondant à la hauteur h, en tenant compte du frottement d'adhérence du schlamm dû à la force centrifuge. Grâce à cette forme du contour 11 de la chambre à schlamm 6, on peut obtenir une éjection complète du schlamm hors du séparateur sans nécessité-d'une dépense trop élevée de matériel et d'énergie, aussi bien dans la fabrication que dans le montage. Etant donné que, d'après les principes de construction connus, une amélioration de l'éjection de sortie du schlamm ne peut être obtenue que par une augmentation de l'angle &alpha; - ce qui signie une plus grande dépense de matériel et d'énergie, et qui surtout désavantage le rapport entre chambre de séparation 9 et chambre à schlamm 6- le grand avantage de la solution conforme à l'invention réside dans une économie de matériel et d'énergie dans la fabrication etdans le fonctionnement du séparateur, ainsi que dans une amélioration du rapport entre les chambres de séparation 9 et de schlamm 6, au profit de la chambre de séparation, car la forme du contour 11 de la chambre à schlamm permet une plus sûre éjection du schlamm, avec une surface de base en projection horizontale plus réduite. Cette éjection plus sbire et plus complète du schlamm évite en même temps le risque de balourd de rotation du séparsteur, pouvant causer dans un cas extrême une destruction de celui-ci et des équipements voisins, et des accidents pour le personnel. REVENDICATIONS 1 ) Séparateur centrifuge de schlamme, pour liquides, avec une chambre collectrice de schlamm, qui est ouverte et fermée périodiquement par impulsions de commande, pendant la rotation du séparateur, cette chambre étant en forme de doublecône, séparateur caractérisé en ce que le contour (11) de la chambre collectrice de schlamms (6) a une forme non rectiligne dans a portion médiane de sa longueur 2 ) Séparateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le contour de paroi de la chambre à schlamm (6) dans sa portion médiane, entre son diamètre maximal et son diamètre minimal, a la forme d'une courbe (11) répondant à l'une ou l'ature des équations :: 1/2 hs1 = r1 maxn r1-n # + c1 tg &alpha; max 1-n ou 1/2 h s2 = g # exp.(-m #2 r) + c2, 0# #2 g dans lesquelles hs est la hauteur de la chambre à schlamm au rayon r , &alpha; est 11 angle formé avec l'axe de rotation à l'empla- cement r du trommel, # est la vitesse angulaire et g l'accélé- ration terrestre. 3 ) Séparateur suivant ltune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la courbe de la portion médiane de la paroi de la chambre à schlamm répond à une combinaison mathématique des deux équations. 40) Séparateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3; caractérisé en ce que la courbe est composée de tronçons qui, chacun pour soi-, correspond à l'une ou l'autre des deux équations. 50) Séparateur suivant ltune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'angle &alpha; max correspondant au plus grand diamètre intérieur du trommel est choisi en vue d1une plus faible concentration du faisceau de flux du liquide sortant de la fente annulaire (12). 60) Séparateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le contour de la chambre à schlamm, dans la portion médiene, s'étend symétriquement en direction axiale d-u trommel, r partir du plan de la fente de passage fermée (12). 70) Séparateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la courbe du contour de la chambre à schlamm (11) est constituée en tout ou partie par un polygone tangent à cette courbe. 80) Séparateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le contour courbe (11) est constitué en tout ou partie par une succession d'axes de cercle.