Brevet FR2511616A1 — publié le 19830225

La présente invention concerne un appareil centri- fuge (ou centrifugeuse) permettant de séparer des corps de densités différentes, plus particulièrement des mélanges solide/liquide,et comportant une cuve de séparation rotative composée de plusieurs sections. On connaît de nombreuses variétés de centrifugeuses à bol plein pour la séparation de mélanges solide/liquide en leurs constituants solides et liquides Le processus de séparation a lieu dans le champ de forcescentrifugesd'une cuve de séparation rotative qui peut avoir différentes formes selon l'objectif technique que l'on poursuit Si l'on sou- haite par exemple obtenir un corps solide ayant une teneur en humidité résiduelle aussi faible que possible, on peut utiliser, comme cuve de séparation, un bol plein conique. S'il s'agit par contre de clarifier une bouillie,alors c'est la grandeur de la surface clarifiante qui est au pre- mier plan, de sorte qu'on peut avoir recours à un bol plein cylindrique En pratique, on est toutefois obligé de tenir compte normalement de ces deux conditions et d'associer de différentes façons la forme cylindrique et la forme cônique. On atteint une déshydratation encore plus poussée au moyen d'une centrifugeuse à bol plein qui comporte en outre une partie filtrante La partieà parois pleines sert alors à épaissir le mélange solide/liquide introduit, tandis que la partie filtrante permet de réaliser une déshydrata- tion extrêmement poussée Mais si l'on doit, dans une cen- trifugeuse à bol plein, qui comporte déjà une section cô- nique et une section cylindrique, ajouter encore une partie filtrante à la suite de la section conique, on aboutità un allongement considérable de la construction, allongement qu'il est impossible de compenser, pour une qualité donnée du produit séparé, en raccourcissant certaines sections de la cuve de séparation. Le problème technique à résoudre pouvait donc être énoncé en ces termes: mettre au point un appareil centrifu- ge, plus particulièrement un appareil centrifuge à bol plein comportant une partie tamisante, appareil qui, par rapport à ceux de types connus, nécessite moins de place pour le montage, enhparticulier en longueur, ou, pour une longueur de construction donnée, permette d'améliorer le résultat de la séparation. Ce problème technique est résolu par la présente invention grâce à un appareil centrifuge du type défini au début, appareil caractérisé en ce qu'au moins une section de la cuve de séparation est placée à l'intérieur d'une autre et au moins une section est conçue en tant que partie tamisante, le mélange solide/liquide à séparer traversant successivement les sections et subissant alors une inversion de sens Au moins deux sections de la cuve de séparation constituée de plusieurs cuves sont donc emboîtées l'une dans l'autre de telle sorte que l'écoulement du mélange qui tra- verse l'appareil et qui doit être séparé en ses constituants subisse nécessairement un changement de sens La longueur totale de l'appareil centrifuge est toutefois nettement dimi- nuée,en l'espèce de la longueur du chevauchement des sec- tions Inversement cela signifie que, pour une longueur de construction par ailleurs identique, la distance de clarifi- cation par exemple, c'est-à-dire la longueur de la partie cylindriquedu bolà parois pleines et/ou de sa partie conique, est prolongée en proportion de sa partie tamisante, d'o il résulte que la séparation est améliorée. Dans une variante de l'appareil centrifuge con- forme à l'invention, la partie tamisante entoure une autre section qui està parois pleines La partie tamisante est ainsi amenée dans une région de plus grand diamètre par rapport aux autres sections de la cuve de séparation De cette façon les forces centrifuges intervenant dans la séparation augmentent, ce qui entraîne une importante diminution de la teneur en humidité résiduelle du produit solide retiré. L'exemple suivant et le dessin annexé auquel il fait référence, montreront d'autres avantages et particula- rités de la présente invention. L'appareil centrifuge, enfermé dans son boîtier 1, est essentiellement constitué d'une cuve de séparation 2 et d'une vis 3 placée à l'intérieur de celle-ci La cuve de séparation 2 peut tourner autour d'un axe représenté par une droite 4 à tirets et à points et elle est consti- tuée d'une section cylindrique 5, d'une première section conique 6 et d'une seconde section cônique 7 qui entoure la première à une certaine distance de celle-ci,et qui a la structure d'une partie tamisante 7 ' La section cylin- drique 5 et la section conique 6 sont conçues comme des parties à paroi pleine 5 ', 6 ' et elles sont assemblées l'une à l'autre par un raccord à bride 8 sur lequel la section conique 7 est également fixée avec interposition d'une plaque annulaire 9 Les régions terminales, opposées au raccord à bride 8, d'une part de la section cônique 7, d'autre part de la section cylindrique 5, sont maintenues par des plaques frontales 10 et 11 qui constituent en même temps des parois de fermeture pour l'espace intérieur de la cuve de séparation 2,et qui se prolongent par les arbres creux 12 et 13 Ces arbres creux 12 et 13 portent des cous- sinets 14 et 15 au moyen desquels la cuve de séparation 2 est montée fixe sur des éléments de soutien 16 et 17 La cuve de séparation 2 est entraînée par une poulie à gorge 18 qui est fixée à l'arbre creux 12 L'arbre creux 13 est adapté au carter 19 d'un engrenage planétaire 20 dont l'arbre attaqué 21 est solidaire de la vis 3 et dont l'ar- bre moteur 22 est solidaire d'un autre carter 23 monté fixeet entourant le carter 19 de l'engrenage planétaire 20 Il en résulte, lorsque l'appareil centrifuge est entraîné par la poulie à gorge 8, une différence entre les vitesses de rotation de la cuve de séparation 2 d'une part et de la vis 3 d'autre part, différence qui dépend du rapport de trans- mission de l'engrenage planétaire 20. A ses extrémités 24 et 25 la vis 3 est montée respectivement sur l'engrenage planétaire 20 et sur un cous- sinet 26, lequel est maintenu par l'élément de soutien 16, cela par l'intermédiaire de la poulie à gorge 18, de l'arbre creux 12 et du coussinet 14 La région terminale 24 a éga- lement la structure d'un arbre creux et elle entoure, en laissant un léger espace annulaire, un tube d'alimentation fixe 27 qui débouche dans une chambre d'arrivée 28 située dans le corps de base 3 ' de la vis 3 C'est par le tube d'alimentation 27 que l'on introduit le mélange à séparer en ses constituants solides et liquides. Les parois-de la chambre d'arrivée 28 sont per- cées, sur le pourtour de celle-ci, de plusieurs ouvertures 29 par lesquelles le mélange à traiter peut pénétrer dans la chambre de séparation 30 de la centrifugeuse. La région terminale 25 de la vis 3 est caracté- risée par une plaque 31 à laquelle est fixé un corps de vis 32 de forme cônique, lequel porte une vis supplémentaire 32 ' et qui s'étend, à l'intérieur d'un espace intermédiaire 33 compris entre les sections côniques 6 et 7 de la cuve de séparation 2, en direction du raccord à bride 8 Les hélices 34 de la vis 32 ' ont un pas qui a une orientation contraire de celle des hélices 3 " de l'hélice 3 Le corps de vis 32 est muni, dans sa région terminale située du côté de la pla- que 31, d'une série d'ouvertures 35 réparties sur sa péri- phérie,par lesquelles peut passer le mélange à traiter, le- quel arrive à l'extrémité de la partie cônique 6 ' à parois pleines. Au cours du fonctionnement de l'appareil centri- fuge conforme à l'invention,un mélange solide/liquide pénè- tre, comme l'indique la flèche 36, par le tube d'alimentation 27, dans la chambre d'arrivée 28 et, là, il est d'abord accé- léré conformément à la vitesse à laquelle on fait fonctionner l'appareil centrifuge Quittant cette chambre d'arrivée 28, le mélange parvient, en passant par les ouvertures 29, dans la chambre de séparation 30: la composante la plus dense, c'est-à-dire ici le corps solide, se dépose alors sur la paroi de la cuve de séparation 2 et est entraîné, en raison de la différence qui existe entre les vitesses de rotation de la vis 3 et de la cuve de séparation 2, dans le sens de la flèche 37 La phase la moins dense s'accumule au-dessus du corps solide qui a sédimenté, à un niveau déterminé par l'extension radiale d'un déversoir annulaire 38 qui est fixé sur la plaque frontale 11 et qui ferme partiellement des ouvertures 39 ménagées dans cette plaque Le liquide qui sort par ce déversoir 38 arrive dans un récipient collecteur 40 qui est une partie intégrante du boltier 1 et il est évacué par un tube 41. Le corps solide du mélange est expulsé de la cou- che liquide en un endroit de la partie cônique 6 ' à parois pleines qui est déterminé par l'extension radiale du déver- soir annulaire 38 et, sortant par l'extrémité de cette sec- tion 6 et passant par les ouvertures 35, il arrive dans la zone d'action de la vis 32 ' o le sens du transport est in- versé Au cours du transport sur la paroi interne de la section 7 qui a la structure d'une partie tamisante 7 ',il se produit une séparation supplémentaire de liquide si bien que c'est finalement un corps solide à très faible teneur en humidité résiduelle qui, sortant par les ouvertures 42 ménagées dans cette section 7, pénètre dans la chambre col- lectrice 43, d'o il est évacué par un tube 44 La fraction liquide séparée dans la section 7 est recueillie dans une chambre 45 et est évacuée par un tube 46. Il va de soi que l'on peut, sans sortir du cadre de la présente invention, apporter de nombreuses modifica- tions à l'appareil centrifuge représenté sur le dessin, -notamment par substitution de moyens techniques équivalents. C'est ainsi que la partie tamisante extérieure 7 ' peut avoir une forme cylindrique au lieu d'une forme conique et s'éten- dre sur une plus grande partie de la cuve de séparation 2, c'est-à-dire aller au-delà de sa partie cônique 6 ' à parois pleines On peut également monter une partie tamisante exté- rieure dans le cas d'une centrifugeuse comprenant déjà, suc- cessivement, au moins une partie à bol plein et une partie tamisante Enfin,il est également possible de régler la côni- cité de la partie tamisante 7 ' et/ou de la partie cônique à bol plein de telle façon qu'on ne soit pas obligé de monter des vis dans ces sections et que le corps solide à traiter soit transporté simplement sous l'effet de la force centri- fuge dans la direction des ouvertures 42. REVENDICATIONS I Appareil centrifuge pour la séparation de corps de densités différentes, plus particulièrement de mélanges solide/liquide, comportant une cuve de séparation rotative composée de plusieurs sections, appareil caractérisé en ce qu'au moins une section ( 6) de la cuve de séparation ( 2) est disposée à l'intérieur d'une autre section ( 7) et en ce qu' au moins une section ( 7) a la structure d'une partie tami- sante ( 7 '), le mélange solide/liquide à séparer traversant successivement les sections ( 6,7) et son sens de déplacement subissant alors une inversion. 2 Appareil centrifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie tamisante ( 7 ') entoure au moins une autre section ( 6) ayant la structure d'une partie à parois pleines ( 6 '). 3 Appareil centrifuge selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie tamisante ( 7 ') a une forme cônique et entoure au moins une section ( 6) qui a la struc- ture d'une partie conique à parois pleines ( 6 '). 4 Appareil centrifuge selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie tamisante ( 7 ') a une forme cylindrique. Appareil centrifuge selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que la partie tamisante ( 7 ') entoure au moins une autre partie tamisante et une partie à parois pleines. 6 Appareil centrifuge selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce qu'une vis ( 3) est placée au moins à l'intérieur de la ou des sections ( 5, 6) de la cuve de séparation '2) qui sont construites en tant que parties à parois pleines ( 5 ', 6 '). 7 Appareil centrifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une vis ( 32 '), solidaire-de la vis ( 3), est disposée à l'intérieur de la ou des sections ( 7) ayant la structure de parties tami- santes ( 7 '). 8 Appareil centrifuge selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vis ( 32 ') a une direction de trans- port opposée à celle de la vis ( 3). 9 Appareil centrifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cuvede séparation ( 2), considérée dans la direction de l'axe, est fermée par des plaques frontales ( 10, 11) sur lesquelles est fixée celle des sections ( 5, 7),emboitées l'une dans l'autre, qui est la plus éloignée de l'axe.