Brevet FR2602697A1 — publié le 19880219

BOL CENTRIFUGE POUR CLARIFIER OU SEPARER DES LIQUIDES A CENTRIFUGER L'invention concerne un bol centrifuge pour clarifier ou séparer des liquides à centrifuger comportant au moins un dispositif de séparation disposé dans une chambre de séparation pour dériver les 5 liquides clarifiés ou séparés, un tube d'arrivée fixe s'étendant dans un volume d'arrivée tournant avec le tambour, lequel est constitué par une chambre antérieure et une chambre d'arrivée, la chambre d'arrivée étant reliée au volume de décantation du bol 10 par des canaux de sorte qu'il en résulte un effet d'étranglement qui provoque un large remplissage de la chambre d'arrivée. Un tel bol centrifuge est connu d'après le brevet allemand 30 19 737 et permet une arrivée en 15 douceur du liquide à centrifuger. Dans ce but, on prévoit dans les canaux des organes d'étranglement qui, pour un débit d'arrivée prédéterminé, provoquent un large remplissage de la chambre d'arrivée. L'inconvénient est toutefois que le moindre écart de ce 20 débit d'arrivée prédéterminé à pour effet que la chambre d'arrivée n'est plus remplie ou qu'elle déborde, étant donné que la résistance des organes d'étranglement varie en fonction du carré du débit de passage. Etant donné qu'on fait fonctionner des bols 25 centrifuges de mêmes dimensions avec les débits les plus variés, il en résulte une multiplicité d'organes d'étranglement. Il faut en outre que le tube d'arrivée et la chambre d'arrivée soient adaptés au débit d'arrivée étant donné qu'on exige des valeurs minimales 30 de vitesse d'écoulement. De plus, des variations du débit d'arrivée pendant le fonctionnement du bol centrifuge ont pour effet inévitable les inconvénients mentionnés ci-dessus. Le but de l'invention est de réaliser un bol centrifuge du type précité qui permette à la chambre d'arrivee de rester pleine à tous les régimes du bol. Ce but est atteint par le fait que le diamètre 5 de la chambre d'arrivée est plus grand dans la zone des canaux que le diamètre de la surface du liquide dans la chambre de séparation exigé pendant le fonctionnement du bol centrifuge, et par le fait que la chambre antérieure et la chambre d'arrivée sont reliées 10 ensemble par un intervalle annulaire qui est formé entre le diamètre extérieur d'un disque fixé sur le tube d'arrivée et le diamètre intérieur du volume d'arrivée, des nervures étant prévues dans la chambre antérieure. L'effet d'étranglement ne repose plus ici sur un rétrécissement de la section des canaux, mais sur le passage nécessaire de la surface du liquide dans la chambre de séparation à un diamètre plus petit que le diamètre de l'endroit o les canaux commencent dans la 20 chambre d'arrivée. Etant donné qu'il n'y a pas de nervures prévues dans la chambre d'arrivée, le liquide à centrifuger qui la traverse ne prend pas la vitesse angulaire du bol centrifuge. De ce fait, il ne produit pas non plus de pression centrifuge qui, avec les bols 25 centrifuges connus, provoque le déplacement de la surface du liquide dans la chambre de séparation. Seule règne dans la chambre d'arrivée la pression statique du liquide qui y est produite par l'arrivée du liquide à centrifuger. Par contre, une pression centrifuge est 30 produite dans la chambre antérieure munie de nervures; de ce fait, celle-ci ne se remplit que pour autant que la' pression de liquide produite dans l'intervalle annulaire entre le disque et le diamètre intérieur du volume d'arrivée est exactement la même que la pression 35 produite au même endroit de la chambre d'arrivée dépourvue de nervures. Etant donné que la résistance au passage du liquide dans le bol dépend du débit, il est bon que celle-ci soit aussi faible que possible. De préférence, le diamètre "DK" est choisi suffisamment grand pour que la pression d'arrivée souhaitée s'établisse au tube d'arrivée, la surface du liquide ayant le diamètre "DF" dans la chambre de 5 séparation. Dans la plage de débit recherchée, il faut avoir l'assurance que, d'une part, pour le débit d'arrivée le plus faible la chambre d'arrivée est encore remplie, et d'autre part, que pour le débit d'arrivée maximal, la chambre antérieure ne déborde 10 pas. En tenant compte de ces exigences, on peut calculer le rapport des diamètres DK/DF selon la formule suivante: /u2 + Pi.- . u2 i 2 / 2 1 P2 2 DF L-fd 1 2 id L C ') 2] -W Vt 2.u2 Ici,) = densité du liquide à centrifuger, ul = vitesse périphérique au diamètre DF, u2 = vitesse périphérique au diamètre extérieur du disque, Pl = pression à l'extrémité de sortie du tube d'arrivée, P2 =-pression 25 statique au diamètre extérieur du disque, dl = diamètre du trop-plein de la chambre antérieure, d2 = diamètre du disque et W = résistance au passage du liquide du bol centrifuge. râce à la disposition de canaux s'étendant 30 radialement dans le disque, qui ramènent par des orifices d'écoulement du liquide à centrifuger dans la chambre d'arrivée, on produit sous le disque une turbulence suffisante pour empêcher le dépôt de produit dans la chambre d'arrivée. Dans une forme de réalisation avantageuse, le bol centrifuge est réalisé de telle sorte qu'on place 5 dans la chambre d'arrivée au-dessus des canaux une garniture annulaire dans laquelle débouche le tube d'arrivée; le diamètre intérieur de la garniture est ici choisi de telle sorte qu'il se produise une transformation en pression de l'énergie cinétique du 10 liquide entrant. Etant donné que l'énergie cinétique du liquide à centrifuger amené de même que la résistance du bol au passage du liquide augmentent au fur et à mesure que le débit d'arrivée augmente, il se produit une 15 compensation avantageuse de ces deux valeurs d'influence. Au fur et à mesure que la résistance croit, on dispose d'une pression croissante. On peut réduire avantageusement l'à-coup d'arrivée en donnant une configuration aérodynamique à 20 la zone d'entrée des canaux. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés sur le dessin et vont être expliqués plus en détail ci-après. Sur le dessin: La figure 1 représente le bol centrifuge en 25 coupe transversale. La figure 2 représente le volume d'arrivée du bol centrifuge avec une garniture annulaire; et La figure 3 est une coupe à travers le volume d'arrivée de la figure 2. Le bol centrifuge rotatif 1 représenté sur la figure 1 comporte, dans la zone de l'arrivée, un dispositif de séparation 2 immobile en fonctionnement Le bol est muni d'un volume de substances solides 3 et d'un volume de décantation formé par un Jeu de plateaux 35 4 constitué par une pluralité de plateaux individuels, le jeu de plateaux étant porté par un répartiteur 5. Le volume de décantation et le volume de substances solides sont délimités sur le côté supérieur par un couvercle de bol 6 et sur le côté inférieur par une enveloppe du bol 7. Le couvercle et l'enveloppe du bol sont maintenus ensemble par une bague de fermeture 8. Dans la zone du dispositif de séparation 2 est prévu un tube d'arrivée central 9 sur lequel est fixé 5 un disque de séparation 10 pour dériver le liquide clarifié. Le disque de séparation est disposé dans la chambre de séparation 11 et il est relié par des canaux de dérivation 12 avec le volume de décantation. Le tube d'arrivée 9 s'étend dans un volume d'arrivée 13 10 comportant une chambre antérieure 15 munie de nervures 14 et une chambre d'arrivée 16 dépourvue de nervures, lesquelles sont reliées ensemble par un intervalle annulaire 17 qui est formé entre le diamètre extérieur d'un disque 18 fixé sur le tube d'arrivée 9 et le 15 diamètre intérieur du volume d'arrivée 13. Des canaux 19 vont de la chambre d'arrivée 16 aux canaux ascendants 20 du jeu de plateaux 4. Le liquide à centrifuger est amené par le tube d'arrivée 9 à la chambre d'arrivée 16 et, par les 20 canaux 19, il remplit d'abord le volume de substances solides 3. Par les canaux ascendants 20, il se répartit alors uniformément sur tout le jeu de plateaux 4 et parvient par les canaux de dérivation 12 dans la chambre de séparation 11. Le liquide est entraîné à la 25 vitesse angulaire du bol centrifuge par des canaux ou des nervures jusqu'à ce que le niveau du liquide arrive dans la zone de la chambre d'arrivée 16 qui ne comporte pas de nervures. Le zliquide remplissant alors la chambre d'arrivée ne peut, de ce fait, pas produire de 30 pression centrifuge et ne provoque donc pas d'autre déplacement du niveau du liquide dans la chambre de séparation 11. Dès que le liquide dans la chambre d'arrivée 16 a atteint l'extrémité inférieure du tube d'arrivée 9, le liquide est refoulé du fait de la 35 pression du liquide régnant dans le tube d'arrivée, par l'intervalle 17 dans la chambre antérieure 15 o il est saisi par les nervures 14. La pression centrifuge ainsi produite se transmet par l'intervalle 17 au liquide dans la chambre d'arrivée 16 et provoque de ce fait un déplacement du niveau du liquide dans la chambre de séparation 11 jusqu'au diamètre "DF". La pression maximale pouvant être produite dans la chambre d'arrivée 16 correspond à la pression centrifuge dans 5 la chambre antérieure 15 Juste avant le trop- plein. Le diamètre du trop-plein de la chambre antérieure 15 est, de préférence, choisi suffisamment petit pour que, pour tous les débits, ce soit la chambre de séparation 11 qui déborde en premier. Sur la figure 2, la chambre d'arrivée 16 est munie au-dessus des canaux 19 d'une garniture annulaire 21 qui permet une meilleure transformation en pression de l'énergie cinétique contenue dans le liquide à centrifuger. On empêche les dépôts de produit dans la chambre d'arrivée 16 en dessous du disque 18 en munissant le disque 18 de canaux radiaux 22 qui sont reliés à des orifices d'écoulement 23 prévus sur le côté inférieur du disque, ce qui produit une turbulence suffisante 20 dans cette zone. Une zone partielle des canaux 19 est prévue dans une garniture de nervures 24; les canaux 19 dans cette zone sont orientés vers l'arrière par rapport au sens de rotation du bol centrifuge pour une meilleure 25 réception du liquide. On voit sur la figure 3 la forme des canaux 19. 2.602697 R E V E ND I C A T I O S 1. Bol centrifuge pour clarifier ou séparer des liquides à centrifuger, comportant au moins un dispositif de séparation disposé dans une chambre de séparation pour dériver les liquides clarifiés ou 5 séparés, un tube d'arrivée fixe s'étendant dans un volume d'arrivée tournant avec le bol, lequel est constitué par une chambre antérieure et une chambre d'arrivée, la chambre d'arrivée étant reliée au volume de décantation du bol par des canaux de sorte qu'il en 10 résulte un effet d'étranglement qui provoque un large remplissage de la chambre d'arrivée, caractérisé en ce que le diamètre "DK" de la chambre d'arrivée (16) dans la zone des canaux (19) est plus grand que le diamètre de la surface du liquide "DF" dans la chambre de 15 séparation exigé pendant le fonctionnement du bol centrifuge, et en ce que la chambre antérieure (15) et la chambre d'arrivée (16) sont reliées ensemble par un espace annulaire (17) qui est formé entre le diamètre extérieur d'un disque (18) fixé sur le tube d'arrivée 20 (9) et le diamètre intérieur du volume d'arrivée (13>, des nervures (14) étant prévues dans la chambre antérieure (15). 2. Bol centrifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre "DK" est choisi 25 suffisamment grand pour que la chambre d'arrivée (16) totalement remplie de liquide soit obligatoirement soumise à une pression statique produite par l'arrivée du produit à centrifuger, afin d'obtenir le niveau de liquide "DF", le rapport des diamètres DK/DF étant 30 déterminé par la formule suivante: /2 9 S L.u2 1- d 2 -W i 2 2 P2 2 [ 2 1 3. Bol centrifuge selon la revendication 2, caractérisé en ce que le disque (18) est muni de canaux 4. Bol centrifuge seion l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on dispose dans la chambre d'arrivée (16) au-dessus des canaux 10 (19) une garnituree annulaire (21) dans laquelle débouche le tube d'arrivée (9), le diamètre intérieur de la garniture étant choisi de telle sorte qu'il se produise une transformation en pression de l'énergie cinétique du liquide entrant. 5. Bol centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les canaux (19> partant de la chambre d'arrivée (16) sont orientés vers l'arrière par rapport au sens de rotation du bol, au moins dans une zone partielle. 6. Bol centrifuge selon la revendication 5, caractérise en ce que la zone partielle des canaux (19) orientée vers l'arrière est disposée dans une garniture de nervures (24) reliée de façon amovible avec le bol.