Brevet FR2542633A1 — publié le 19840921

Séparateur centrifuge à évacuation centrale de boues L'invention a pour objet un sénaratelir centri- fuge dont le rotor présente des canaux s'étendant radiale- ment vers l'intérieur à partir d'un espace à boues situé à la périphérie du rotor jusqu'à une chambre de réception de boues munie (o moyens d'évacuation des boues La chambre de réception des boues est de plus munie d'un organe coulissant,mobile dans le sens axial,destiné à commander le débouché des canaux dans la chambre de récep- tion des boues, l'organe coulissant étant actionnable axia- lement dans un sens par des moyens élastiques disposés entre l'organe coulissant et le rotor. Le brevet SE 227 106 décrit un séparateur de ce genre Les boues y sont vidangées de la chambre de réceo- tion des boues par des moyens d'évacuation qui ont des ou- vertures d'évacuation placées à distance radiale de l'axe relativement grande, de façon à garantir une pression motrice importante pour envoyer les boues dans la chambre de récention des boues L'alimentation en boues de la chambre de réception est commandée en découvrant et en fermant le débouché des canaux à boues dans la chambre de réception au moyen de l'organe coulissant;ce dernier est muni à sa périphérie de plusieurs éléments de fermeture, un par débouché de canal Ces éléments sont déplaçables vers l'extérieur dans le sens radial parla force centrifuge. On découvre et on ferme les débouchés des canaux par déplacement relatif de l'organe coulissant qui est sol- licité vers une de ses positions extrêmes axiales par la force des moyens élastiques et vers l'autre position extrême axiale par une force d'origine magnétique exercée à travers une broche s'étendant le long de l'arbre roto- rique. Dans la pratique, on n'a pas utilisé la dispo- -2- sition décrite ci-dessus destinée à commander l'alimentation de la chambre de réception des boues en découvrant et en fermant alternativement les débouchés des canaux En pratique, on a plutôt commandé l'organe coulissant à l'aide d'un équipement complexe placé sous le séparateur Dans un tel équipement, on transforme un mouvement de rotation d'un levier de réglage en mouvement axial de la broche de l'organe coulissant Le levier de réglage est actionné par un en- semble piston-cylindre, dans lequel la position du piston est règlable à l'aide d'un régulateur de position. On peut effectivement utiliser un tel -genre de disposition pour commander l'alimentation en boues de la chambre de réception des boues Mais la régulation obtenue n'est pas satisfaisante Elle présente des inconvénients notables en ce qui concerne la rapidité et la précision des mouvements de régulation de l'organe coulissant. La présente invention vise notamment à éliminer ces inconvénients et à garantir un réglage rapide et précis de l'organe coulissant qui commande l'alimentation de la chambre de réception des boues eh boues Un sépara- teur centrifuge du aenre ci-dessus défini permettant d'at- teindre ce résultat est caractérisé en ce qu'une chambre de Dression, séparée de façon étanche de la chambre de récep- tion des boues, est ménagée entre l'organe coulissant et le rotor, en ce que la chambre de pression est connectable par un canal de fluide dans le rotor, à une source de fluide sous pression située hors du rotor pour commander l'organe coulissant dans l'autre sens, c'est-à-dire dans le sens opposé au sens dans lequel l'organe coulissant est sollicité par une force élastique; et en ce qu'un régula- teur de position est placé dans une cavité du rotor et disposé de façon à agir directement sur l'organe coulis- sant pour régler sa position. L'invention fournit un équipement de régulation très compact et peu coûiteux, dont le nombre de composants est relativement petit Cela a été rendu possible par l'utilisation de moyens et de volumes existant dans le -3 - séoarateur centrifuge lui-même pour des fonctions qui étaient antérieurement remplies par un équipement séparé. Toutefois, l'invention fournit surtout un équipement de régulation qui répond aux exigences élevées en ce qui concerne la précision de régulation nécessitée par les pro- cessus dans lesquels on doit utiliser des séparateurs cen- trifuges du genre en question Cela est possible essentielle- ment pour deux raisons D'une part, grâce à l'invention, on a disposé un régulateur de position de telle façon qu'il actionne l'organe coulissant directement et non plus par l'intermédiaire d'un ensemble piston-cylindre et de diverses tringleries de transmission de force D'autre part, l'in- vention rend possible de donner une valeur relativement grande à la surface effective d'action de la - pression du fluide utilisé et donc la force mise en oeuvre pour la régulation puisqu'on utilisel'organe coulissant dans le rotor lui-même à la place d'un ensemble piston- cylindre séparé Il faut noter qu'un ensemble piston- cylindre ayant une surface équivalente d'action de la pression serait de grandes-dimensions et coûteux. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier d'éxécution, donné à titre d'exemple non limitatif La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lescuels la figure 1 montre un séparateur dont l'organe cou- lissant est actionné par des moyens mécaniques traditionnels, en coupe; la figure 2 montre un fragment du séparateur de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe d'un séparateur dont le coulissement est commandé conformément à l'in- vention; et la figure 4 est une vue en coupe d'un régulateur de position placé à l'intérieur de l'arbre rotorique. La figure 1 montre schématiquement un type de séparateur centrifuge auquel l'invention est applicable, prévu pour un réglage mécanique de la position axiale -4- de l'organe coulissant qui commande l'alimentation en boues d'une chambre centrale de réception des boues Le rotor de centrifugeuse 1 est entraîné par un arbre creux 2 et est muni d'un jeu de plaques 3, d'une entrée 4, d'un distribu- teur 5, de moyens d'évacuation 6 pour vidanger le liquide clarifié, et d'un espace à boues périphérique 7 Une chambre de réception des boues centrale 8 munie de conduites d'é- vacuation 9 pour vidanger les boues par une sortie centrale est placée au fond du rotor Plusieurs tubes coudés 11 s'étendent depuis l'espace à boues 7 jusqu'à la chambre de réception des boues 8 Dans cette chambre est également placée une plaque coulissante 12 dont la position axiale est commandée par une tige de liaison 13 qui s'étend le long de l'arbre rotorique creux 2 A la périphérie de la plaque coulissante 12 sont disposés plusieurs pistons 13 a, un par tube coudé 11 La force centrifuge déplace radialement ces pistons pour permettre l'ouverture et la fermeture du débou- ché des tubes dans la chambre de réception des boues 8 La figure 2 montre le réglage du débouché des tubes coudés à boues Il dans la chambre de réception des boues 8 par déplacement axial de la plaque coulissante 12. La figure 3 montre une fraction du séparateur muni d'un système de commande pneumatique suivant l'inven- tion Une plaque coulissante 14 placée dans une chambre de réception des boues 15 est guidée axialement par le moyeu de rotor 16 et l'étanchéité du contact est assurée Dar un joint torique 17, de façon à constituer une chambre de pression 18 entre le moyeu et la plaque coulissante De plus la plaque coulissantè 14 présente un guidage central assuré par un plongeur 21 en saillie dans une cavité 19 de l'arbre rotorique 20 L'étanchéité est assurée par un joint torique 22 disposé entre le plongeur et une douille 23 qui sépare la cavité 19 de la chambre de pression 18 La plaque coulissante est munie de pistons 24 déplaçables radialement, destinés à commander le débouché 26 des tubes à boues 25 dans la chambre de réception des boues 15. -5- Un ressort 28 disposé entre la douille 23 et un renflement 29 du plongeur 21 repousse la plaque coulissante vers sa position basse Dans le plongeur 21 est ménagé un canal d'air 30 qui s'ouvre, vers le haut, dans la chambre de pression 18 et, vers le bas, par l'intermédiaire d'une ouverture d'ajutage 31, de la cavité 19. Un régulateur pneumatique de position 32, dont le fonctionnement sera décrit en faisant référence à la figure 4, est également placé dans la cavité 19 de l'arbre rotorique De l'air sous pression peut être amené au régulateur de position par un canal d'air 33 ménagé dans l'axe de l'arbre rotorique Un canal 33 communique, à l'extrémité basse de l'arbre rotorique, par l'intermédiaire d'un coussinet en graphite fixe 34, avec une unité de commande pneumatique 35 munie d'une liaison 36 avec une source d'air sous pression et munie de conduites d'amenée de signaux de commande 37-. La figure 4 montre en détail un mode d'exécution du régulateur pneumatique de position placé dans l'arbre rotorique Le régulateur comprend un soufflet 39 dont l'extrémité basse est fixée à une pièce terminale 40 soli- darisée à son tour du fond de la cavité 19 par la conduite axiale d'amenée d'air 33 La conduite 33 communique, par l'intermédiaire de la pièce terminale 40, avec le volume interne du soufflet 39; la conduite 33 est fixée à son autre extrémité (fig 3) à la partie basse de l'arbre rotorique par un écrou 41 La pièce terminale 40 repose sur des éléments d'appui 42, dans lesquels sont ménagés des passage'de fuite d'air, slui mettent en communication la cavite 19 et un canal d'évacuation 43 ménagé autour de la conduite axiale d'air sous pression 33 Le canal 43 s'ouvre à l'air ambiant à l'extrémité de l'arbre rotorique par des lumières 44 de l'écrou 41 (fig 3) L'extrémité haute libre du soufflet 39 est reliée à un ajutage 45 mobile dans le sens axial dont l'ouverture 46 est tournée vers l'ouverture d'ajutage 31 dans la plaque coulissante 14. Une chemise 47 destinée à compléter le guidage axial est -6- fixée à la pièce terminale 40 La chemise 47 guide une broche 48 fixée à l'ajutage 45 et présentant un alésage 49 axial donnant passage à l'air sous pression Un ressort 50 est placé entre la chemise de guidage 47 et la broche 48 Il sollicite l'ajutage 45 vers sa position basse. Le régulateur de position qui vient d'être décrit garantit un réglage rapide et sûr de la position axiale de l'organe coulissant Lorsque des signaux de com- mande, par exemple dans la plage comprise entre 0,2 et 1,0 bars, sont appliquées à l'unité de commande pneumatique, cette unité fournit une pression pneumatique suffisante pour soulever l'organe coulissant La pression est par exemple comprise entre 3 et 5 bars Lorsque par exemple la pression d'actionnement augmente brutalement, l'ajutage du régula- teur de position sollicité par ressort se déplace vers le haut, car le frottement dans le régulateur ekst négligea- ble, du fait qu'il ne comporte pas de joints glissants. Les ouvertures d'ajtage dans le régulateur de position et dans l'organe coulissant viennent en contact La pression qui s'exerce sous l'organe coulissant augmente notablement et brutalement, du fait que le jeu de fuite entre les ouvertures d'ajutage est réduit L'ajutage du régulateur de position va prendre une position qui dépend de la pres- sion d'alimentation Un jeu de fuite entre les ouvertures d'ajutage va réapparaître, l'organe coulissant-s'étant déplacé vers le haut d'une quantité correspondante au déplacement de l'ajutage du régulateur de position. Lorsque la pression d'actionnement baisse il s'ensuit une augmentation correspondante, rapide et instan- tanée, du jeu de fuite entre les ouvertures des ajutages, et donc un déplacement rapide vers le bas de l'organe coulissant On peut ainsi obtenir, de façon rapide et précise, n'importe quelle position axiale de l'organe coulissant 14, qui détermine le taux de recouvrement des débouchés des tubes 26, dictée par exemple par une indica- tion sur la concentration des boues rejetées par la sortie centrale 10. 7 - REVENDICATIONS 1 Séparateur centrifuge dont le rotor présente des canaux ( 25) s'étendant radialement vers l'intérieur à partir d'un espace à boues situé à la périphérie du rotor jusqu'à une chambre de réception de boues ( 15) munie de moyens d'évacuation des boues, comprenant un organe coulissant ( 14) mobile dans le sens axial, destiné à commander le débouché des canaux dans la chambre de récep- tion des boues, l'organe coulissant étant actionnable axialement dans un sens par des moyens élastiques ( 28) disposés entre l'organe coulissant ( 14) et le rotor, caractérisé en ce qu'une chambre de pression ( 18) séparée de façon étanche de la chambre de réception des boues ( 15) est ménagée entre l'organe coulissant ( 14) et le rotor, en ce que la chambre de pression ( 18) est connectable par un canal de fluide ( 33) ménagé dans le rotor, à une source de fluide sous pression ( 35) située hors du rotor pour commander l'organe coulissant ( 14) dans l'autre sens axial et en ce qu'un régulateur de position est placé dans une cavité ( 19) du rotor et disposé de façon à agir directement sur l'organe coulissant ( 14) pour régler sa position. 2 Séparateur centrifuge suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'organe coulissant( 14) comprend une partie ( 21) en saillie dans la cavité ( 19), munied'un canal ( 30) dont une extrémité s'ouvre dans la chambre de pression ( 18) et dont l'autre extrémité a une ouverture d'ajutage ( 31) dirigée vers la cavité ( 19), en ce que le régulateur de position ( 32) placé dans la cavité ( 19) comporte une chambre expansible axialement par rapport au rotor sous l'action de fluide sous pres- sion provenant de la source de fluide sous pression ( 35) contre l'action de moyens élastiques ( 39,50) et en ce que la chambre est munie d'une ouverture d'ajutage ( 46) entraînée par le mouvement d'expansion axial de la chambre et tournée vers l'ouverture d'ajutage ( 31) de l'organe coulissant ( 14), l'arbre rotorique ayant un canal séparé ( 33) d'alimentation de la chambre du régulateur de position ( 32) en fluide sous pression provenant de la source de fluide sous pression ( 35) et un canal supplémentaire ( 43) d'évacuation de la fuite de fluide qui s'échappe dans la cavité par un jeu auto-réglable ménagé entre les ouvertures d'ajutage ( 31,46) dans l'organe coulissant et le régulateur de position. 3 Séparateur centrifuge selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre expansible du régulateur de position est délimitée par un soufflet ( 39) dont une extrémité est fixé dans la cavité ( 19) et reliée au canal ( 33) d'alimentation en fluide sous pression tandis que son autre extrémité est reliée à un ajutage ( 45) déplaçable par rapport au rotor, les ouvertures d'ajutage ( 46,31) étant tournées l'une vers l'autre. 4 Séparateur centrifuge selon la revendication 3, caractérisé en ce que des éléments de guidage ( 47, 48) sont disposés concentriquement à l'intérieur du soufflet ( 39), un premier élément de guidage ( 47) desdits éléments étant fixe dans la cavité ( 19) de façon à guider axialement l'autre élément de guidage ( 48) qui est fixé à l'ajutage du régulateur. Séparateur centrifuge selon la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments de guidage ( 47, 48) constituent également des moyens d'appui pour les moyens élastiques ( 50) qui tendent à écarter l'ouverture d'ajutage ( 46) du régulateur de-l'ouverture d'ajutage ( 31) de l'organe coulissant( 14). 6 Séparateur centrifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de fluide sous pression ( 35) est une source d' air comprimé.