Brevet FR2534152A1 — publié le 19840413

La présente invention concerne les séparateurs centrifuges et plus précisément un séparateur centrifuge de fluide, bien qu'elle ne soit pas limitée à cette application. Il est souvent souhaitable que les différents constituants d'un courant de fluide soient séparés afin qu'un fluide pratiquement non contaminé puisse être transmis et utilisé finalement, par exemple dans la purification de l'eau, l'épuration d'une huile usée dans un moteur à combustion interne à pistons ou analogue. Dans le cas de l'huile d'un moteur à combustion interne, on fait habituellement circuler l'huile à travers un filtre qui retire ou separe les particules ou débris entraînés afin qu'il transmette de l'huile pratiquement propre aux pistons du moteur. Ces filtres présentent certains inconvénients car les éléments de filtration se bouchent souvent et empêchent la transmission de huile aux pistons ou ils peuvent ne pas assurer un nettoyage efficace de l'huile.En conséquence, les filtres à huile doivent souvent être remplacés car toute réduction de la purete ou de la propreté de l'huile tranSmise aux pistons peut provoquer une détérioration importante du moteur, et les insonvénients des filtres défectueux apparaissent clairement. L'invention concerne un filtre centrifuge destiné à séparer efficacement des ingrédients indé-sirables d'un courant de fluide, et, bien qu'on décrive une application particulière du filtre en référence aux pistons d'un moteur à combustion interne, il faut noter que l'invention s'applique à différents domaines dans lesquels un courant de fluide contient des ingrédients ou constituants qui doivent être séparés mutuellement. Le dispositif selon l'invention comporte un boîtier ayant un organe centrifuge rotatif qui y tourillonne et qui est relié à une source d'énergie convenable telle qu'un moteur électrique ou analogue Un couvercle amovible ferme le boîtier et une entrée de fluide portée par le couver cle est destinée à diriger le courant d'huile de l'extérieur du boîtier à une chambre interne formée dans l'organe centrifuge, à proximité de l'axe de rotation de celui-ci.Plusieurs chambres successives de fluide sont formées dans l'organe centrifuge ou centrifugeur, et le courant d'huile est dirigé initialement de la chambre centrale vers la chambre inférieure, par gravité. Lorsque le centrifugeur tourne dans le boîtier, les ingrédients les plus lourds du courant de fluide sont chassés radialement vers l'estérieur contre la périphérie interne de la paroi externe du centrifugeur, et, lorsque la chambre inférieure est suffisamment remplie d'huile ou de fluide, les ingrédients les plus légers du courant de fluide remontent dans la chambre suivante.La séparation des ingrédients les plus -lourds du courant de fluide et des ingrédients plus légers se répète dans chaque chambre successive, si bien qu'un fluide pratiquement propre est évacué du centrifugeur rotatif et est déposé dans le boîtier entourant la périphérie externe du centrifugeur. Une sortie est formée dans le boîtier afin qu'elle transmette l'huile propre destinée aux pistons d'un moteur ou analogue, de manière classique. Le filtre selon ;'invention épure efficacement le courant de fluide oui y circule ou sépare les ingrédients relativement lourds des ingrédients légers d'un courant-de fluide, si bien qu'il évacue les ingrédients légers et retient les ingrédients lourds dans l'organe centrifuge.Evidemment, le couvercle peut parfois être retiré du boîtier afin que le centrifugeur puisse être nettoyé des débris ou que les ingrédients relativement lourds puissent être retirés, mais l'appareil peut être utilisé efficacement pendant des périodes relativement longues avant qu'un tel nettoyage soit nécessaire. Le séparateur centrifuge selon l'invention a un fonctionnement simple et efficace, il est de construction peu coûteuse et a une grande durée d'utilisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'in vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe transversale d'un séparateur centrifuge selon l'invention, ayant des par ties représentées en élévation à titre purement illustratif la figure 2 est une coupe suivant la-ligne 2-2 de la figure 1 t et la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1 Sur les dessins, -la référence 10 désigne de façon générale un séparateur centrifuge qui comporte un boîtier externe fixe 12 ayant une plaque inférieure 14 et des parois 16 qui remontent autour de la périphérie externe de la plaque inférieure Une cavité ou paroi centrale 18 est formée dans la plaque inférieure 14 afin qu'elle loge un coussinet convenable 29. L'extrémité externe du boîtier 12 débouche et une plaque convenable 22 de montage de moteur y est fixée de façon amovible. Un dispositif convenable d'étanchéité 24, par exemple un joint torique ou analogue est disposé entre la plaque 22 et Aes parois périphériques 16 afin que la plaque 22 puisse être fiée de façon amovible sur le boîtier 12, sans fuite de fluide. Un alésage ou une ouverture centrale 26 est formé dans la plaque 22, dans un but décrit dans la suite du présent mémoire. En outre, une saillie 28 est formée dans la plaque 22 et elle peut être solidaire de celle-ci ou elle peut être fixée à celle-ci de toute manière connue.Un passage 30 est formé longitudinalement dans la saillie 28 afin qu'il permette l'entrée de fluide à l'intérieur du boîtier 12, et le passage 30 s'agrandit comme indiqué par la référence -32 et est taraudé afin qu'il permette le logement d'un organe obturateur convenable 34 permettant un réglage. Un manchon 36 dépasse radialement à l'extérieur de la saillie 28 et a un alésage interne 38 qui communique avec le passage 30 afin que, en coopération avec celuici, il forme un passage d'entrée de fluide dans l'appareil 10. Une première extrémité d'un conduit ou canalisation convenable de fluide 40 est reliée à l'extrémité externe du manchon 36 d'une manière bien connue afin qu'un courant de fluide puisse etre dirigé vers le passage 38, comme décrit dans la suite du présent mémoire. Un centrifugeur rotatif ou tambour d'entraînement 42 est placé dans le boîtier 12 afin qu'il tourne autour de son propre axe central indépendamment du boî- tier 12. Le centrifugeur 42 a une plaque inférieure sensiblement circulaire 44 ayant une paroi ou un manchon 46 qui en dépasse en direction sensiblement perpendiculaire, à sa périphérie externe. Un axe central 48 dépasse axialement vers l'extérieur de la plaque inférieure 44 et pénètre dans le coussinet 18 afin que le centrifugeur 42 soit supporté dans le boîtier 12 tout en pouvant tourner. En outre, un moyeu central 50 dépasse axialement vers l'intérieur de la plaque inférieure 44 et a un alésage central 52 destiné à loger l'arbre 54 d'entraînement d'une source convenable d'énergie telle qu'un moteur 56. Ce dernier peut être monté sur la plaque 22 ou fixé à celle-ci de toute manière connue, par exemple par des boulons 57. La section de la périphérie externe de l'arbre 54 peut avoir une configuration complémentaire de celle de l'alésage 52 le cas échéant, ou l'arbre 54 peut être raccordé à l'alésage 52 si bien que le boîtier 44 peut être facilement entraîné en rotation autour de son propre axe central ou longitudinal lors du fonctionnement du moteur 56, de manière connue. Un ensemble séparateur à plusieurs chambres portant la référence générale 58 est placé dans le boîtier 44 et il comporte un premier disque ou une première plaque annulaire 60 dont la périphérie externe est supportée par un épaulement annulaire 62 tourné vers l'intérieur, formé à la périphérie interne du manchon 46, la périphérie interne de la plaque étant supportée par un épaulement annulaire 64 tourné vers l'extérieur à la périphérie externe du moyeu 50. La plaque 60 est séparée de la plaque inférieure 44 afin qu'elle délimite avec celle-ci une chambre 61 de fluide.Un flasque circulaire remontant 66 est formé à la face interne de la plaque 60 et il est disposé légèrement vers l'intérieur de la périphérie interne comme représenté en particulier sur la figure 1 afin qu'il supporte la périphérie externe d'un second disque annulaire 68. La périphérie interne de la plaque 68 est en contact intime avec la périphérie externe d'un manchon 70 qui est disposé concentriquement autour de la périphérie externe du moyeu 50 et qui en est distant afin qu'une chambre centrale 72 soit délimitée. Le disque 68 est distant du disque 60 et délimite avec ce dernier une chambre 74 de fluide. Le diamètre externe du disque 68 est de préférence légèrement inférieur à celui du disque 60, et un flasque circulaire 76 dépasse de sa face interne et est destiné à supporter la périphérie externe d'un troisième disque ou d'une troisième plaque annulaire 78. La périphérie interne de cette plaque 68 est en contact intime avec la périphérie externe du manchon 70, et la plaque 78 est maintenue à distance de la plaque 68 afin qu'une chambre intermédiaire 80 soit délimitée.Le diamètre externe de la plaque 78 est de préfrence inférieur à celui-de la plaque 68 et un disque annulaire supplémentaire 82 analogue aux disques ou plaques 70 et 78 est supporté de manière analogue à distance du disque 78 etau-dessus de celui-ci afin qu'une chambre intermédiaire 84 soit délimitée Un autre disque annulaire 86 analogue aux disques 82, 78 et 68 est porté de manière analogue à distance du disque 82 afin qu'une chambre 88 soit délimitée entre eux. Le manchon 70 est soit formé en une seule pièce à la périphérie interne du couvercle 90 dont la périphérie externe sensiblement cylindrique a un diamètre légèrement inférieur au diamètre interne du manchon 46 afin qu'il puisse y pénétrer, soit fixé à cette périphérie interne. Un organe convenable d'étanchéité tel qu'un joint torique 92, se loge entre la périphérie externe du couvercle 90 et la périphérie interne du manchon 46 afin que non seulement le couvercle soit fixé de façon amovible mais encore que le fluide ne puisse pas s'échapper entre le couvercle et le manchon.La périphérie interne de la partie cylindrique du couvercle 90 a une section en escalier complémentaire de la configuration de la périphérie externe de l'empilement de disques 68, 78, 82 et 86, et elle est en appui contre la périphérie externe de chacun des disques afin que ceux-ci soient retenus fermement dans la position d'empilement représentée sur la figure 1. Un alésage central 94 est délimité à l'extrémité supérieure du couvercle 90 et est disposé concentriquement au moyeu 50 afin qu'il assure la communication entre la chambre 72 et l'extérieur de l'ensemble 42. En outre, uh conduit convenable 96 provient du passage 30 et pénètre dans la chambre 72 afin qu'il fasse pénétrer un fluide provenant de la canalisation 40 dans la chambre 72, dans un but décrit dans la suite du présent mémoire. Le disque inférieur 60 a plusieurs trous 98 espacés circonférentiellement et sensiblement alignés sur la chambre 72 afin qu'ils assurent la communication entre celle-ci et la chambre 61, et il comporte en outre plusieurs lumières espacées 100 placeesvers l'extérieur des trous 98 et destinées à assurer la communication entre les chambres 61 et 74. Le disque 68 a plusieurs lumières 102 espacées circonférentiellement et décalées par rapport aux lumières 100 afin qu'elles assurent la communication entre les chambre 74 et 80. Le disque 78 a de même plusieurs lumières 104 espacées circonférentiellement et décalées par rapport aux lumières 102 afin que les chambres 80 et 84 soient en communication.Le disque 82 a plusieurs lumières 106 espacées circonférentiellement et décalées par rapport aux lumières 104 afin qu'elles assurent la communication entre les chambres 84 et 88. Le disque supérieur 86 a plusieurs lumières 108 espacées circonférentiellement et décalées par rapport aux lumières 106 afin qu'elles assurent la communication entre la chambre 88 et une chambre supérieure 110 formée entre le disque 86 et la périphérie interne du couvercle 90.En outre, ce couvercle 90 a plusieurs lumières espacées 112 placées à l'extérieur du manchon 70 et destinées à assurer la communication entre la chambre 110 et l'extérieur de l'ensemble 42 Il apparaît facilement par examen de la figure 1 que la totalité de 11 ensemble 42 est entourée par le boîtier 12 et la plaque 22 de montage du moteur et qu'une chambre 114 destinée à contenir du fluide entoure com- plètement l'ensemble 42.La lumière 112 débouche dans la chambre 114 et une lumière 116 d'évacuation est formée dans la plaque inférieure 14 afin qu'elle reçoive un embout convenable 118 qui relie une canalisation convenable 120 à la lumière 116 d'échappement pu d'évacuation si bien que de l'huile peut être transmise aux pistons (non représentés) d'un moteur à combustion interne (non représenté) de manière classique et dans le but habituel Lors du fonctionnement; l'appareil 10 peut être placé à tout endroit voulu afin qu'il soit utilisé de toute manière convenable, le boîtier 12 étant maintenu fixe par rapport aux canalisations 40 et 1200 L'alimentation en fluide, par exemple en huile moteur, circulant vers les pistons du moteur, peut parvenir à la chambre 72 par les passages 38 et 30 et le conduit 96. L'obturateur 34 de régulation peut être réglé de manière classique afin qu'il limite le débit d'huile dans les différents passages et à l'entrée de la chambre 72. Lorsque le moteur 56 est alimenté, l'ensemble 42 tourne dans le boîtiér 12 et autour de son propre axe central longitudinal car l'arbre 54 d'entraînement est raccordé au trou 52. Le moteur 56 peut être relié à toute source convenable d'énergie telle qu'un circuit électrique as socié au moteur à combustion interne, d'une manière connue. Le fluide de la chambre 72 tombe par gravité dans la chambre 61 et, lorsque l'ensemble ou tambour 42 tourne, les forces centrifuaes agissant sur le fluide qui se trouve dans la chambre 61 provoquent le déplacement radial vers l'extérieur des particules les plus lourdes, vers la périphérie interne des parois 16. Le fluide tourbillonne aussi dans la chambre 61 et, lorsque son niveau s'élève dans cette chambre, les éléments les plus légers du courant de fluide sont chassés vers l'extérieur par les lumières 102 dans la chambre suivante 74.Le fluide de cette chambre subit le même traitement que celui de la chambre 61 et il remonte vers la chambre suivante 84 par les lumières 104 et, lorsque le fluide continue à circuler dans l'ensemble 52 formé par l'empi lement de disques, de l'huile pratiquement propre et dépourvue de particules est évacuée de l'ensemble 42 par les lumières 112 du couvercle 90. L'huile propre ou séparée est ainsi transmise à la chambre 114 et évacuée de celle-ci par la lumière 116 de sortie afin qu'elle soit transmise aux piston du mateur. Lorsque l'intérieur de l'appareil 10 doit être nettoyé, le moteur 56 peut être arrêté de manière habi telle ou bien connue, et la plaque 22 de montage peut être retirée par application d'une pression suffisante à la main pour que la force de retenue exercée par frottement du joint torique 24 sur les parois 16 soit dépassée si bien que l'intérieur du boîtier est accessible. L'ensemble 42 peut alors êtreretiré du boîtier 12, le cas échéant7 afin que son accès soit plus commode, et le couvercle 90 peut être retiré par application a la main d'une force suffisante pour qu'elle dépasse la force de retenue du manchon 46 et du couvercle 90. Les disques peuvent alors être retirés de leur position d'empilement si bien que le nettoyage de l'ensemble de l'intérieur du centrifugeur 42 est facile. Les disques peuvent alors être remis dans les positions relatives d'empilement et le couvercle 90 peut être replacé avant que le centrifugeur 42 soit remis à l'intérieur du boîtier, la plaque 22 étant disposée à nouveau sur le boîtier 12, l'appareil pouvant recommencer à fonctionner comme décrit précédemment. La description qui précède montre que l'invention concerne un séparateur centrifuge qui comporte un boîtier externe fixe et un ensemble interne rotatif. Ce dernier a plusieurs compartiments de fluide qui re souvent successivement et appliquent successivement des forces centrifuges au courant de fluide, le traitement progressif du fluide lorsqu'il circule dans les différentes chambres assurant la formation d'un fluide ayant subi une séparation efficace. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Séparateur centrifuge pour courant de fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier fixe (10), un dispositif moteur (56), un ensemble rotatif à tambour (42) placé dans le boîtier et raccordé au dispositif moteur afin que ce dernier le fasse tourner, une lumière d'entrée (30) communiquant avec l'intérieur de l'ensemble à tambour et destinée à diriger le courant de fluide vers ce dernier, plusieurs compartiments (74, 80, 84, 88) formés dans l'ensemble à tambour et communiquant successivement afin qu'ils reçoivent successivement le courant de fluide et lui fassent subir une centrifugation, dans chaque compartiment, pendant la rotation de lten- semble à tambour, une lumière d'évacuation (112) formée dans l'ensemble à tambour (42) et communiquant avec l'intérieur de celui-ci et avec l'intérieur du boîtier (10) afin que du fluide séparé soit transmis au boîtier, et une lumière d'évacuation (116) formée dans le boîtier et destinée à diriger le fluide séparé à l'extérieur du boîtier. 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble à tambour (42) comporte un boîtier rotatif (44) ayant une paroi périphérique (46) qui en dépasse,- un ensemble à disques délimitant les compartiments (74, 80, 84, 88) disposés dans le boîtier rotatif, un couvercle (90) fixé de façon amovible au boîtier rotatif et destiné à fixer l'ensemble des disques à l'intérieur, un manchon (70) formé sur le couvercle et destiné à délimiter une chambre centrale destinée à recevoir initialement le courant de fluide, et un dispositif (98, 100) assurant la communication entre la chambre centrale et les diverses chambres afin que le courant de fluide soit dirigé dans ces dernières pendant la rotation de l'ensemble à tambour 3.Séparateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble à disques comporte plusieurs disques empilés (60, 68, 78, 82, 86) disposés entre le manchon (70) et la paroi périphérique, ayant des ouvertures et délimitant des chambres de plus en plus petites dans le sens de circulation du fluide. 4. Séparateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque disque a un flasque (66, 76) qui en dépasse et qui est destiné à supporter le disque suivant à distance. 5. Séparateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'étanchéité (92) disposé entre le couvercle (90) et le boîtier rotatif (44) afin que le couvercle soit fixé de façon amovible sur le boîtier et que le fluide ne puisse pas fuir. 6. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'entrée comprend un passage (30) formé dans le boîtier fixe et destiné à recevoir initialement le courant de fluide, un conduit (96) placé entre le passage et l'intérieur de l'ensemble à tambour (44) afin qu'il dirige le courant de fluide vers ce dernier, et un dispositif de régulation (34) à obturateur placé dans ledit passageet destiné à régler le courant de fluide qui y circule. 7. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de montage (22) fixée de façon amovible sur le boltier fixe (12) et destinée à supporter le dispositif moteur (56), et un dispositif d'étanchéité (24) placé entre la plaque de montage et le boîtier fixe afin que la plaque de montage puisse être fixée de façon temporaire sur le boîtier fixe, sans que du fluide puisse fuir entre eux.