Brevet FR2505679A1 — publié le 19821119

Bol centrifuge à vidange automatique. La présente invention concerne un bol centrifuge à vidange automatique destiné à la clarification et à la sépara- tion de fluides soumis à centrifugation, comprenant un piston- tiroir mobile en direction axiale pour ouvrir et fermer des ouvertures d'éjection sur la périphérie de l'enveloppe du panier en vue de l'extraction de matières solides centrifugées, le piston-tiroir étant limité sur son côté supérieur par la chambre à matières solides et comprenant sur son côté infé- rieur une chambre de fermeture destinée à recevoir un fluide de fermeture, l'amenée du fluide de fermeture s'effectuant par l'intermédiaire d'une canalisation reliée à la chambre de fermeture alors qu'une partie de la canalisation est consti- tuée sous forme d'une chambre intermédiaire destinée au fluide de fermeture, et la chambre de fermeture étant munie en vue du processus de vidange d'une soupape pouvant être commandées par le fluide de fermeture, de manière que lorsque le fluide de fermeture est libéré de la chambre de fermeture par manoeuvre de la soupape la pression de fermeture régnant dans la chambre de fermeture décroisse et qu'une partie du fluide de fermeture reste dans la chambre intermédiaire. Un bol centrifuge du type mentionné est connu par exemple par la demande allemande DE-OS 30 21 638, o à l'aide d'une soupape de forme annulaire montée dans la chambre de fermeture, un élément élastique de forme annulaire qui rend la chambre de fermeture étanche par rapport à la sortie est déplacé axialement pour ouvrir une fente de sortie destinée au fluide de fermeture et aménagée à l'entrée de la chambre de fermeture, et de manière que l'élément élastique ferme simultanément la liaison entre la chambre de fermeture et la chambre intermédiaire. Pour obtenir une sortie régulière des substances remplis- sant le bol et en particulier des matières solides qui sont rassemblées par centrifugation dans la partie externe de la chambre à matières solides, il faut d'une part prévoir un processus d'ouverture rapide avec un interstice d'ouverture important entre le piston-tiroir et la position de fermeture étanche dans le couvercle du panier, et également d'autre part un processus de fermeture rapide du piston-tiroir, en particulier dans le cas de vidanges partielles. Pour obtenir un interstice d'ouverture du bol impor- tant et régulier évitant l'adhérence des matières solides attachées dans le panier, il faut que le piston-tiroir, aussi bien quand il s'agit de vidanges partielles que de vidanges totales, se déplace sur un parcours d'importance régulière et obtenu avantageusement par le vidage total de la chambre de fermeture qui doit être remplie rapidement à nouveau de fluide de fermeture en fonction du degré de vidange désiré- pour le panier. Dans les bols centrifuges connus et équipés d'une soupape très coûteuse, il est vrai que l'on peut obtenir une ouverture et une fermeture rapides du panier, mais on ne peut guère avoir d'influence sur la durée d'ouverture du bol car il reste presque toujours au-dessous du pistontiroir et de la chambre de fermeture une quantité constante de fluide centrifugé, le résultat étant que le piston-tiroir est immédia- tement repoussé vers sa position de fermeture dès que la pression du fluide régnant au-dessous du piston-tiroir est ramenée par le fluide de fermeture à un niveau un peu plus élevé que celui de la pression du fluide centrifugé sortant de la chambre à matières solides et qui agit sur le côté supérieur du piston-tiroir. Avec ce type de bol, il n'est donc guère possible de réaliser totalement des vidanges totales ou des vidanges partielles différenciées des substances remplissant le bol En outre, l'élément de fermeture élastique subit une usure importante du fait de sa déformation continuelle. L'invention a pour objet de simplifier la construction du bol centrifuge connu mentionné dans le préambule, et d'améliorer le fonctionner des processus de vidange. Ce but est atteint du fait que l'on utilise en tant que soupape de vidage de la chambre de fermeture une soupape connue en soi et actionnée par la force centrifuge dans laquelle le cône de soupape qui est monté mobile dans cette soupape actionnée par la force centrifuge et qui peut être commandé par un fluide de commande comprend sur son côté qui est à l'opposé de son côté frontal une saillie rendue étanche par rapport à l'enveloppe du bol et dont le diamètre externe est plus faible que celui du cône de soupape, cette saillie amenant la canalisation qui relie la chambre de fermeture à la chambre intermédiaire à une position fortement étranglée ou à une position fermée quand il y a ouverture du cône de soupape. L'invention permet, grâce à la mise en place du cône de soupape dans une soupape connue actionnée par la force cen- trifuge, utilisée pour le vidage de la chambre de fermeture et simultanément pour amener dans une position de fort étran- glement ou de fermeture la canalisation reliant la chambre de fermeture à la chambre intermédiaire, d'obtenir une soupape très simple, ne s'usant pas et efficace D'un autre côté, il est possible d'effectuer un vidage variable de la chambre de fermeture de son fluide de fermeture, ce qui permet d'effec- tuer avec précision au moyen du panier centrifuge des vidan- ges totales et des vidanges partielles différenciées. En liaison avec le piston-tiroir qui n'est limité sur son côté supérieur que par la chambre à matières solides et par la petite chambre de fermeture aménagée sur le côté inférieur de ce piston-tiroir, qui ne contient qu'une quantité relati- vement réduite de fluide de fermeture, on obtient d'une part un processus d'ouverture brusque en cas de vidanges partiel- les ou totales, mais d'autre part également un processus de fermeture aussi rapide par remplissage de la chambre de fermeture au moyen du fluide de fermeture provenant de la chambre intermédiaire et soumis à une pression élevée Le remplissage de la chambre de fermeture s'effectue donc auto- matiquement dès que la soupape actionnée par la force centri- fuge ferme la canalisation de vidage de la chambre de ferme- ture en laissant parvenir du fluide de fermeture, car la canalisation qui relie la chambre intermédiaire à la chambre de fermeture est alors également ouverte par le cône de soupape - Le processus d'ouverture du piston-tiroir dure aussi longtemps qu'une quantité suffisante de fluide de fermeture *est envoyée à la soupape actionnée par la force centrifuge. Alors que lorsqu'il y a vidange totale, là canalisation est totalement fermée par la saillie de la soupape, on peut également obtenir au moyen de la saillie du cène de soupape et en fonction du degré de vidange désiré lorsqu'il y a vidange partielle seulement un fort étranglement de la sec- tion transversale de la canalisation. Du fait des dimensions réduites de la chambre de ferme- ture dont le volume est faible par rapport à celui de la chambre intermédiaire, on obtient un vidage rapide, et égale- ment un remplissage rapide de la chambre de fermeture, ce qui fait que pour tous les processus de vidange qu'il s'agisse de vidanges partielles ou totales on obtient toujours un interstice d'ouverture maximal du piston-tiroir. Avantageusement, l'invention prévoit une canalisation qui relie la chambre intermédiaire à la chambre de fermeture est constituée sous forme d'un alésage en forme de buse. En section transversale, cette canalisation est plus importante que la canalisation de vidage prévue entre la chambre de fermeture et la soupape actionnée par la force centrifuge. La canalisation part de la partie périphérique de la chambre intermédiaire et débouche dans la partie interne de la chambre de fermeture. La canalisation de vidage part de la partie périphérique de la chambre de fermeture. Le volume de la chambre intermédiaire destinée au fluide de fermeture est plus important que le volume de la chambre de fermeture La chambre intermédiaire est limitée sur son côté supé- rieur par un fond intermédiaire solidaire de l'enveloppe du bol. La saillie de la soupape est rendue étanche par rapport à l'enveloppe du bol par une garniture d'étanchéité. L'invention sera maintenant décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation préféré non limitatif et avec référence au dessin unique ci-annexé. Sur le dessin, la chambre d'amenée de fluide à centrifu- ger est indiquée en 1, et partant de cette chambre le fluide à centrifuger parvient par des canalisations 2 dans la cham- bre à matières solides 3 et dans la chambre de séparation 4 constituée par un jeu de plateaux, ou s'effectue de manière connue la clarification ou la séparation du fluide soumis à centrifugation La chambre à matières solides est limitée sur son côté supérieur par le couvercle 5 du bol et sur son côté inférieur par un piston-tiroir 6 monté mobile en direc- tion axiale, et guidé de façon étanche dans l'enveloppe 7 du bol au moyen de garnitures d'étanchéité 8, et par rapport à un fond intermédiaire 9 par des garnitures d'étanchéité 10. En fonctionnement, le piston-tiroir est maintenu dans sa position supérieure dite de fermeture par la chambre de fermeture 11 disposée sur le côté inférieur dudit piston- tiroir et remplie de fluide de fermeture, et au moyen de sa surface frontale qui s'applique contre un anneau d'étanchéité 12 monté dans le couvercle 5 du bol il ferme de façon étanche la chambre à matières solides 3 par rapport à des ouvertures d'éjection 13 prévues dans la partie périphérique de l'enveloppe 7 du bo en vue de l'expulsion des matières solides accumulées et provenant de la chambre à matières solides 3 La chambre de fermeture 11 est reliée en vue de la vidange et par l'intermédiaire d'un canal de vidage 14 partant de la partie périphérique de la chambre de fermeture à une soupape 15 actionnée par la force centrifuge et commandée par un fluide, cette soupape actionnée par la force centrifuge étant de son côté reliée par l'intermédiaire d'un canal d'amenée 16 à un canal annulaire 17 disposé dans la partie axiale de l'enveloppe du bol et auquel peut être envoyé du fluide de commande par l'intermédiaire d'un dispositif d'a- menée 18. La chambre de fermeture 11 est reliée, dans la partie interne de cette chambre, à une chambre intermédiaire 20 et par l'intermédiaire d'une canalisation en forme de buse 19, la chambre intermédiaire 20 pouvant de son côté être alimen- tée en fluide de fermeture par un dispositif d'amenée 21 et par l'intermédiaire d'un canal annulaire 22 et d'un canal 23. La chambre intermédiaire 20 est limitée sur son côté supé- rieur par l'enveloppe 7 du bol et sur son côté supérieur par le fond intermédiaire 9 qui, de son côté, est rendu étanche par rapport à l'enveloppe du bol au moyen d'un anneau fileté 24 solidaire de l'enveloppe du bol et au moyen d'anneaux d'étanchéité 25 et 26 De ce fait, on obtient un volume de la chambre intermédiaire 20 plus important que le volume de la chambre de fermeture 11. La soupape 15 qui est actionnée par la force centrifuge, prévue pour le processus de vidage de la chambre de fermeture 11, et est montée de façon étanche dans l'enveloppe 7 du bol, comprend un cône de soupape 27 monté mobile et de façon étanche, qui sous l'effet de la force centrifuge pen- dant le fonctionnement du bol centrifuge rend étanche le canal de vidage 14 conduisant à l'ouverture de sortie 28 prévue dans la soupape 15 actionnée par la force centrifuge. Le canal d'amenée 16 prévu pour l'amenée du fluide de comman- de débouche dans un canal annulaire 29 de la soupape action- née par la force centrifuge, canal dans lequel, en fonctionne- ment, par amenée de fluide de commande, la pression exercée par le fluide dans le canal d'amenée 16 agit sur la surface frontale 30 du cône de soupape 27 Le vidage du canal annu- laire 29 et de ce fait du canal d'amenée 16, à la fin de l'amenée du fluide de commande, s'effectue par l'intermédiaire d'un canal de vidage 31 prévu dans le cône de soupape et dont le diamètre est inférieur à celui du canal d'amenée 16, et qui débouche de son côté dans l'ouverture de sortie 28 par l'intermédiaire d'un canal 33 servant également au désaérage de la chambre 32. Sur son côté opposé à son côté frontal, le cône de soupa- pe 27 est muni d'une saillie 34 guidée de façon étanche dans l'enveloppe 7 du bol par une bague d'étanchéité 35 et étranglant fortement ou fermant le canal 19 reliant la chambre intermédiaire 20 et la chambre de fermeture 11 lorsqu'il y a un processus d'ouverture de la soupape actionnée par la force centrifuge Dans ce cas, on prévoit que le diamètre externe de la saillie de soupape 34 est nettement plus faible que le diamètre externe du côté frontal du cône de soupape, de manière que la pression du fluide agissant par le canal annulaire 29 sur la surface frontale 30 du cône de soupape quand il y a amenée de fluide de commande soit plus importante que la pression du fluide s'exerçant par le canal 19 sur la surface frontale 36 de la saillie de soupape 34 et provenant de la chambre intermédiaire 20 remplie de fluide de commande. Le bol centrifuge lui-même est fixé et monté de façon rotative sur un axe central 37. Le bol centrifuge fonctionne de la façon suivante: En fonctionnement, et lorsque la soupape 15 actionnée par la force centrifuge est fermée, la chambre-de fermeture 11, le canal 19 qui est ouvert et la chambre intermédiaire 20 sont remplis de fluide de fermeture Le piston-tiroir 6 se trouve dans sa position supérieure et il ferme les ouvertures d'éjection 13. Quand la chambre à matières solides 3 est remplie de - matières solides et quand il faut effectuer une vidange partielle ou totale du bol en fonction de la nature des matières solides ou du fluide soumis à centrifugation, la soupape 15 actionnée par la force centrifuge est soumise à l'action de son fluide de commande qui est envoyé à la sou- pape par le dispositif d'amenée 18 et par l'intermédiaire du canal annulaire 17 et du canal d'amenée 16 Sous l'effet de la pression exercée par le fluide présent dans le canal d'amenée 16 et dans le canal annulaire 29 de la soupape 15 actionnée par la force centrifuge sur la surface frontale 30 du cône de soupape 27, le cône de soupape qui est soumis à la force centrifuge ouvre le canal de vidage 14, ce qui fait que le fluide de fermeture peut sortir de la chambre de fermeture 11 en passant par les ouvertures d'échappement 28 pratiquées dans la soupape Mais dès qu'une petite quantité de fluide de fermeture a quitté la chambre de fermeture 11, la liaison existant pour le fluide entre la chambre, de fermeture 11 et la chambre intermédiaire 20 par l'intermédiaire du canal 19 se ferme d'une part, alors que d'autre part la sortie du canal 19 est fortement étranglée ou fermée par la saillie 34 du cône de soupape 27, dès que la pression du fluide de commande présent dans le canal annulaire 29 agit sur la surface frontale du cône de soupape et déplace ce dernier en direction de l'axe de rotation, le résultat étant que la pression du fluide présent au-dessous du piston- tiroir 6 tombe brusquement et que le piston-tiroir est également repoussé brusquement vers sa position inférieure dite position d'ouverture sous l'effet de la pression du fluide régnant dans la chambre de séparation et la chambre à matières soli- des De ce fait, une partie ou la totalité des matières remplissant le panier peut être expulsée de la chambre à matières solides 3 par les ouvertures d'ejection 13 Du fait que le canal de vidage 14 part de l'extrémité externe de la chambre de fermeture 11, on peut réaliser le vidage total de la chambre de fermeture, ce qui fait que le piston-tiroir peut atteindre sa position la plus basse et de ce fait sa position d'ouverture la plus importante. La durée d'ouverture de la soupape 15 actionnée par la force centrifuge et de ce fait du piston-tiroir 6 est déter- minée par la durée pendant laquelle le fluide de commande est amené, ou par sa quantité On peut donc également déterminer de ce fait la quantité de matières solides qui est expulsée par la force centrifuge de la chambre à matières solides. Dès que l'amenée de fluide de commande est réduite ou arrêtée, le cône de soupape 27, sous l'effet de la force centrifuge et de la pression du fluide provenant de la cham- bre intermédiaire 20 qui est constamment présent sur la surface frontale 36 de la saillie 34 de soupape, ouvre par sa saillie de soupape le canal 19 et ferme simultanément le canal de vidage 14, ce qui fait que le fluide de fermeture qui est soumis à une pression élevée et qui provient de la chambre intermédiaire, cette pression pouvant atteindre 25 bars ou plus en fonction du diamètre du bol et de sa vitesse de rotation peut s'écouler immédiatement dans la chambre de fermeture 11 qui est complètement ou partiellement vidée et remplir à nouveau cette dernière Dans ce cas, il est avantageux que la section transversale du canal 19 soit plus importante que la section transversale du canal de vidage 14. Pendant le processus de vidange du bol et en dehors de l'amenée de fluide de commande dont la quantité est très faible, du fluide de fermeture nouveau est envoyé simultané- ment dans la chambre intermédiaire 21 par l'intermédiaire du dispositif d'amenée 21, en passant par la chambre annulaire 22 et le canal 23 Pendant les vidanges, l'amenée du fluide de fermeture et du fluide de commande par l'intermédiaire des dispositifs d'amenée 17, 21 s'effectue avantageusement au moyen d'un appareil de commande qui n'est pas représenté. REVE Nl DICATIONS 1 Bol centrifuge à vidange automatique destiné à la clarification et à la séparation de fluides soumis à centrifu- gation, comprenant un piston-tiroir mobile en direction axiale pour ouvrir et fermer des ouvertures d'éjection sur la périphérie de l'enveloppe du bol en vue de l'extraction de matières solides centrifugées, le piston-tiroir étant limité sur son côté supérieur par la chambre à matières solides et comprenant sur son côté inférieur une chambre de fermeture destinée à recevoir un fluide de fermeture, l'amenée du fluide de fermeture s'effectuant par l'intermédiaire d'une canalisation reliée à la chambre de fermeture alors qu'une partie de la canalisation est constituée sous forme d'une chambre intermédiaire destinée au fluide de fermeture, et la chambre de fermeture étant munie en vue du processus de vidange d'une soupape pouvant être commandée par le fluide de fermeture, de manière que lorsque le fluide de fermeture est libéré de la chambre de fermeture par manoeuvre de la soupape la pression de fermeture régnant dans la chambre de fermeture décroisse et qu'une partie du fluide de fermeture reste dans la chambre intermédiaire, caractérisé en ce que l'on utilise en tant que soupape de vidage de la chambre de fermeture ( 11) une soupape ( 15) connue en soi et actionnée par la force centrifuge dans laquelle le cône de soupape ( 27) qui est monté mobile dans cette soupape actionnée par la force centri- fuge et qui peut être commandé par un fluide de commande comprend sur son côté qui est à l'opposé de son côté frontal une saillie ( 34) rendue étanche par rapport à l'enveloppe ( 7) du bol et amenant la canalisation ( 19) qui relie la chambre de fermeture à la chambre intermédiaire ( 20) à une position fortement étranglée ou à une position fermée quand il y a ouverture du cône de soupape. 2 Bol centrifuge à vidange automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une canalisation ( 19) qui relie la chambre intermédiaire ( 20) à la chambre de fermeture ( 11) est constituée sous forme d'un alésage en forme de buse. 3 Bol centrifuge à vidange automatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la section trans- versale de la canalisation ( 19) est plus importante que celle de la canalisation de vidage ( 14) prévue entre la chambre de fermeture ( 11) et la soupape ( 15) actionnée par la force centrifuge. 4 Bol centrifuge à vidange automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la canalisation ( 19) part de la partie périphérique de la cham- bre intermédiaire ( 20) et débouche dans la partie interne de la chambre de fermeture ( 11). Bol centrifuge à vidange automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la canalisation de vidage ( 14) part de la partie périphérique de la chambre de fermeture ( 11). 6 -Bol centrifuge à vidange automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le volume de la chambre intermédiaire ( 20) destinée au fluide de fermeture est plus important que le volume de la chambre de fermeture ( 11). 7 Bol centrifuge à vidange automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la chambre intermédiaire ( 20) est limitée sur son côté supérieur -par un fond intermédiaire ( 9) solidaire de l'enveloppe ( 7) du bol. 8 Bol centrifuge à vidange automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la saillie ( 34) de la soupape est rendue étanche par rapport à l'enveloppe ( 7) du bol par une garniture d'étanchéité ( 35).