Brevet FR2612425A1 — publié le 19880923

Dispositif de sortie dans un séparateur centrifuge. La présente invention concerne un séparateur centrifuge comprenant un rotor formant une entrée pour un mélange de deux liquides de densités différentes, qui doivent être séparés, une chambre de séparation communiquant avec ladite entrée, une première sortie pour un premier liquide séparé, cette sortie communiquant avec une première partie de la chambre de séparation, et une seconde sortie pour un second liquide séparé, qui comprend une chambre de sortie qui communique par l'intermédiaire d'une ouverture calibrée avec une seconde partie de la chambre de séparation, le séparateur centrifuge comprenant en outre des éléments stationnaires s'étendant dans la chambre de sortie et formant à la fois une canalisation de sortie qui est munie de moyens aménagés pour ouvrir et fermer une connexion entre la chambre de sortie et un emplacement de réception à l'extérieur du rotor, et une sortie calibrée aménagée pour décharger un courant limité de liquide depuis la chambre de sortie lorsque la canalisation de sortie est fermée. Un séparateur centrifuge de ce type est décrit dans US-4 622 029. L'agencement particulier d'une ouverture calibrée dans la connexion entre la chambre de séparation du rotor et la chambre de sortie du rotor et une sortie calibrée pour la décharge d'un courant limité de liquide depuis la chambre de sortie, lorsque la canalisation de sortie est fermée, sert à maintenir constamment un niveau de liquide aussi bas que possible dans la chambre de sortie. Le but de la présente invention est de perfectionner encore plus le dispositif de sortie d'un séparateur centrifuge de ce type, de manière à pouvoir donner aux éléments stationnaires un effet de pompage plus important pour le pompage du liquide depuis la chambre de sortie vers l'emplacement de réception à l'extérieur du rotor, sans que les éléments stationnaires soient immergés dans le liquide présent dans la chambre de sortie plus profondément que nécessaire, lorsque la connexion entre la chambre de sortie et l'emplacement de réception est -2- fermée. Selon l'invention, ce but est atteint au moyen d'une vanne pouvant être actionnée de façon intermittente et aménagée pour fermer ladite sortie calibrée quand la canalisation de sortie est ouverte pour établir la connexion entre la chambre de sortie et l'emplacement de réception à l'extérieur du rotor. Grâce à l'invention, il est possible d'optimaliser, indépendamment l'une de l'autre, les deux fonctions différentes desdits éléments stationnaires, à savoir 1) maintenir un niveau de liquide dans la chambre de sortie aussi bas que possible quand la canalisation de sortie est fermée, et 2) réaliser le pompage du liquide depuis la chambre de sortie jusqu'à l'emplacement de réception à l'extérieur du rotor de façon aussi efficace que possible. Dans les limites du champ d'application de l'invention, la sortie calibrée et la vanne destinée à la fermer de façon intermittentepeuvent être entièrement séparées de la canalisation de sortie, cas dans lequel une vanne de fermeture séparée est montée dans cette dernière. Il est en outre possible de faire en sorte que la sortie calibrée parte de la canalisation de sortie tout en prévoyant deux vannes de fermeture séparées dans la sortie calibrée et dans la canalisation de sortie respectivement. Mais dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on n'utilise qu'une unique vanne pour les deux fonctions de vanne nécessaire. La sortie calibrée commence alors depuis la canalisation de sortie, la vanne dernièrement mentionnée étant agencée pour établir, dans une première position, une connexion entre la chambre de sortie et l'emplacement de réception à l'extérieur du rotor et, simultanément, fermer une connexion entre la chambre de sortie et la sortie calibrée, et dans une seconde position fermer la connexion entre la chambre de sortie et l'emplacement de réception et, simultanément, établir une connexion entre la chambre de sortie et la sortie calibrée. De préférence, ladite vanne est montée à l'extérieur du rotor, la sortie calibrée étant reliée à l'intérieur du rotor pour renvoyer le liquide provenant de la chambre de sortie par exemple à la chambre de séparation du rotor. 261242 5 -3- L'invention va être décrite plus en détail en se référant au dessin annexé qui montre schématiquement un mode de réalisation préféré. Sur le dessin est montré un séparateur centrifuge comprenant un rotor consistant en deux parties 1 et 2, qui sont maintenues assemblées au moyen d'un anneau de blocage 3. Le rotor est supporté par un arbre d'entratnement 4. Dans le rotor est prévu un élément coulissant 5 qui est mobile axialement en va-et-vient pour établir une fermeture étanche en s'appliquant contre une garniture annulaire 6. Une chambre de séparation 7 est limitée entre l'élément coulissant 5 et la partie supérieure 1 du rotor, et une chambre 8 prévue pour contenir ce que l'on appelle un liquide de commande est limitée entre l'élément coulissant 5 et la partie inférieure 2 du rotor. Un moyen 9 est aménagé pour envoyer du liquide de commande dans un espace 10 défini à l'intérieur de la partie 2 du rotor, d'o une canalisation 11 conduit à ladite chambre 8. Une canalisation de faible section 12 s'étend à partir de la partie de la chambre 8 qui est radialement le plus à l'extérieur et en passant par la partie 2 du rotor vers l'extérieur du rotor. Dans la chambre de séparation 7 est monté un jeu de disques de séparation coniques 13. Ceux-ci reposent sur ce que l'on appelle un distributeur 14 qui forme dans la partie inférieure du rotor et avec une plaque conique 15 une entrée 16 vers la chambre de séparation 7. La partie supérieure du distributeur 14 entoure un espace central à l'intérieur du rotor, dans lequel s'étend un tube stationnaire 17 destiné à l'alimentation d'un mélange de composants à séparer à l'intérieur du rotor. Sur le jeu de disques contenu dans la chambre de séparation (seuls quelques disques 13 sont représentés sur le dessin) repose un disque supérieur conique 18 qui est plus épais que les disques 13 et qui s'étend radialement vers l'extérieur dans la chambre de séparation en étant un peu plus long que lesdits disques. Le disque 18 forme une canalisation 19 avec la partie supérieure 1 du rotor et comprend un trou traversant 20 à un niveau qui est juste environ celui des bords 26 1 2'425 -4- externes des disques de séparation. Dans la partie supérieure du rotor, le disque supérieur 18 comprend deux collerettes annulaires 21 et 22 dirigées radialement vers l'intérieur, qui forment entre elles une chambre 23. La collerette supérieure 22 s'étend radialement à l'intérieur sur une distance un peu plus longue que la collerette 21. Au-dessus de la collerette supérieure 22, la partie supérieure 1 du rotor supporte une collerette annulaire 24 dirigée radialement vers l'intérieur et qui s'étend radialement vers l'intérieur sur une distance un plus longue que la collerette 21 qui est le plus en bas. Entre les collerettes 24 et 22 est constitué un espace 25 communiquant par la canalisation 19 avec la chambre de séparation 7. Entre la partie le plus en haut de la partie 1 du rotor et la collerette 24 supportée par elle est constituée une chambre 26 qui communique avec ledit espace 25 par une ouverture calibrée 27 constituée dans la collerette 24. Comme décrit précédemment, le tube d'entrée 17 supporte un tube coaxial 28 qui l'entoure, qui supporte à son extrémité inférieure ce ce que l'on appelle un disque de turbinage 29. Le disque de turbinage 29 est monté à l'intérieur de la chambre 23 précédemment mentionnée. Le tube 28 supporte de son côté un tube coaxial 30 qui l'entoure, qui supporte à son extrémité inférieure un disque de turbinage 31. Le disque de turbinage 31 est monté dans la chambre 26 précédemment mentionnée et comprend plusieurs canalisations 32 - réparties autour du disque de turbinage - qui communiquent par l'intermédiaire d'une canalisation annulaire 33 avec une conduite de sortie 34. La conduite de sortie 34 est reliée à une entrée d'une vanne 35 qui est reliée de son c8té par une première sortie à une conduite 36 et par une seconde sortie à une conduite de retour 37. Cette dernière forme un passage qui débouche par l'intermédiaire de l'ouverture calibrée 38 dans l'espace 25. Le disque de turbinage 29 précédemment mentionné comprend des canalisations de turbinage 39 qui communiquent par l'intermédiaire d'une canalisation annulaire 40 avec une conduite 41. Dans la conduite 41 sont montés des moyens de détection 42 d'un type classique 26 1 2425 quelconque pour détecter si un certain liquide qui s'écoule par la conduite 41 contient des fractions d'un autre liquide. Un équipement de commande 43 est relié par l'intermédiaire de conducteurs 44 et 45 au moyen de détection 42 et à la vanne 35, respectivement. La vanne 35 est représentée sur le dessin sous forme d'un robinet-vanne comportant un tiroir comprenant deux parties 46 et 47 respectivement. Sur le dessin, le tiroir est montré dans une position supérieure dans laquelle la partie 47 du tiroir établit la communication entre la conduite de sortie 34 et la conduite de retour 37. Par un signal provenant de l'équipement de commande 43, le tiroir peut être déplacé vers le bas vers une position inférieure dans laquelle la partie 46 du tiroir empêche cette communication entre la conduite de sortie 34 et la conduite de retour 37 mais établit par contre la communication entre la conduite de sortie 34 et la conduite 36. La conduite 36 conduit à un emplacement de réception, non montré, destiné au liquide ayant été séparé dans le rotor et ayant été recueilli dans la partie radialement le plus à l'extérieur de la chambre de séparation 7. Le séparateur centrifuge décrit ci-dessus peut être utilisé pour la purification d'huile, par exemple d'un fuel-oil lourd, en le débarrassant de l'eau et de particules solides. Un mélange de ces composants, chauffé à environ 100 C, est envoyé dans le rotor centrifuge par la conduite 17, d'o il s'écoule par la canalisation 16 dans la chambre de séparation 7. A ce stade, la chambre 8 située entre l'élément coulissant 5 et la partie 2 du rotor est remplie d'eau de commande, ce qui fait que l'élément coulissant 5 est maintenu pressé contre la garniture 5. Une petite quantité d'eau de commande quitte constamment la chambre 8 en passant par le trou 12, mais une quantité correspondante d'eau de commande nouvelle est continuellement fournie par le moyen 9. Dans la chambre de séparation 7, l'huile séparée se déplace en direction du centre du rotor et s'écoule dans la chambre 23, d'o elle est pompée par le disque de turbinage 29 en passant par les canalisations 39 et 40 jusqu'à la conduite de sortie 41. La collerette -6- annulaire 21 dirigée radialement vers l'intérieur forme pour l'huile séparée une sortie de trop-plein depuis la chambre de séparation, raison pour laquelle le niveau du liquide dans la chambre de séparation est déterminé par la position du bord interne de la collerette 21. L'huile séparée s'écoule en direction du centre du rotor en passant également par la canalisation 19 entre le disque supérieur 18 et la partie 1 du rotor. De la canalisation 19, l'huile pénètre dans l'espace central 25 o une surface libre du liquide est formée au même niveau que dans la chambre de séparation 7. Une certaine quantité d'huile passe par l'ouverture calibrée 27 constituée dans la collerette 24 pour parvenir dans la chambre 26. De là, l'huile est pompée par le disque de turbinage 31 en passant par les canalisations 32 et 33 et en sortant par la conduite 34 pour aller à la vanne 35. Dans une position de départ, la vanne 35 est dans la position représentée sur le dessin et l'huile continue d'être ainsi pompée en passant par la vanne 35 et la conduite de retour 37 pour revenir par l'ouverture 38 dans l'espace central 25. De là, l'huile peut à nouveau s'écouler dans la chambre 26 en passant par l'ouverture 27. En dimensionnant de façon appropriée les ouvertures 27 et 38, on peut maintenir la surface du liquide dans la chambre 26, pendant le fonctionnement du rotor, à un niveau désiré radialement à l'extérieur de la surface libre du liquide contenu dans l'espace 25. Si la conduite de retour 37 et/ou la collerette perforée n'existait pas, le niveau du liquide dans la chambre 26 serait le même à ce stade que dans l'espace 25 et dans la chambre de séparation 7. Ceci signifierait qu'une partie relativement importante de la surface du disque de turbinage 31 aurait été en contact avec l'huile tournant à l'intérieur de la chambre 26, ceci signifiant que la température dans cette chambre se serait élevée de façon indésirable. Quand après une certaine durée de fonctionnement une quantité suffisante d'eau séparée a été recueillie dans la partie radialement le plus à l'extérieur de la chambre de séparation pour que la couche d'interface entre l'huile et l'eau soit située au niveau A dans la chambre de séparation, des fractions d'eau commencent à accompagner l'huile séparée et à sortir parla conduite 41. Ceci est détecté par le - 7 - moyen 42 qui émet un signal appliqué à l'équipement de commande 43. De son c8té, l'équipement de commande 43 réagit en réglant la vanne 35 de façon que la conduite de sortie 34 soit maintenue en communication avec la conduite 36 pendant une période de temps prédéterminée. Pendant cette période de temps, une quantité suffisante d'eau séparée est autorisée à quitter la chambre de séparation 7 en passant par la canalisation 19 et par l'ouverture de détermination d'écoulement 27 constituée dans la collerette 24 pour que la couche d'interface entre l'huile et l'eau dans la chambre de séparation parvienne à un niveau B. Lorsque la vanne 35 est revenue dans sa position montrée sur le dessin, l'eau présente dans la chambre 26, l'espace 25 et la canalisation 19 revient à ce stade dans la chambre de séparation 7, l'huile s'écoulant alors par le trou 20 constitué dans le disque supérieur 18 et remplissant à nouveau lesdits espaces jusqu'aux niveaux qui sont montrés sur le dessin. L'eau séparée peut être déchargée de façon intermittente de la chambre de séparation 7 de la manière décrite ci-dessus. En règle générale, les particules solides séparées dans la chambre de séparation n'ont besoin d'être évacuées que plus rarement. Ceci est réalisé par une interruption occasionnelle de l'alimentation en eau de commande passant par le moyen d'alimentation 9. L'équipement de commande 43 peut être programmé par exemple pour qu'à chaque quatrième fois qu'un signal est émis et indique que la couche d'interface entre l'huile et l'eau dans la chambre de séparation a atteint le niveau A, la vanne 34 soit maintenue dans la position montrée sur le dessin, alors que l'alimentation en eau de commande par le moyen 9 est par contre occasionnellement interrompue. L'élément coulissant 5 est ainsi amené à se déplacer axialement vers le bas et à ménager une fente ouverte entre lui-même et la garniture 6. Les solides séparés et une quantité désirée d'eau quittent alors la chambre de séparation 7 en passant par cette fente et les ouvertures de la partie 2 du rotor qui sont situées radialement à l'extérieur de la fente. En déterminant la dimension de l'ouverture calibrée 38, il est possible de commencer en partant d'une certaine dimension désirée de l'ouverture 27 et d'un certain niveau désiré pour le liquide dans la -8 chambre 26 quand la vanne 35 est dans la position montrée sur le dessin. On peut déterminer le débit passant par l'ouverture 27 en agissant sur la différence de pression régnant dans les corps liquides sur les c6tés respectifs de la collerette 24, dans la région de l'ouverture 27. Pour que le niveau du liquide ainsi choisi pour l'huile dans la chambre 26 soit maintenu, il est nécessaire qu'exactement le même débit qui passe par l'ouverture 27 passe également par l'ouverture 38. Lorsque lesdites ouvertures 27 et 38 ont été dimensionnées correctement et lorsque l'agencement décrit a été mis en fonctionnement, la surface du liquide dans la chambre 26 s'ajuste automatiquement sur le niveau désiré. L'agencement est donc autocommandé. Grâce à l'invention, il est possible en fonction des besoins de donner à l'ouverture 38 des dimensions relativement importantes sans que cela ait d'influence négative sur la capacité du disque de turbinage 40 à pomper l'eau vers l'emplacement de réception à l'extérieur du rotor. -9- REVENDICATIONS 1. Séparateur centrifuge comprenant un rotor formant une entrée pour un mélange de deux liquides de densités différentes, qui doivent être séparés, une chambre de séparation (7) communiquant avec ladite entrée, une première sortie (23) pour un premier liquide séparé, cette sortie communiquant avec une première partie de la chambre de séparation (7), et une seconde sortie pour un second liquide séparé, qui comprend une chambre de sortie (26) qui communique par l'intermédiaire d'une ouverture calibrée (27) avec une seconde partie de la chambre de séparation (7), le séparateur centrifuge comprenant en outre des éléments stationnaires s'étendant dans la chambre de sortie (26) et formant à la fois une canalisation de sortie (34, 36) qui est munie de moyens aménagés pour ouvrir et fermer une connexion entre la chambre de sortie (26) et un emplacement de réception à l'extérieur du rotor, et une sortie calibrée aménagée pour décharger un courant limité de liquide depuis la chambre de sortie (26) lorsque la canalisation de sortie (34, 36) est fermée, caractérisé par une vanne (35) pouvant être actionnée de façon intermittente et aménagée pour fermer ladite sortie calibrée (37, 38) quand la canalisation de sortie (34, 36) est puverte pour établir la connexion entre la chambre de sortie (26) et l'emplacement de réception à l'extérieur du rotor. 2. Séparateur centrifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie calibrée (37, 38) commence depuis la canalisation de sortie (34, 36) et en ce que ladite vanne (35) est disposée dans une première position pour établir la connexion entre la chambre de sortie (26) et l'emplacement de réception à l'extérieur du rotor et, simultanément, pour fermer la connexion entre la chambre de sortie (26) et la sortie calibrée (37, 38), et dans une seconde position pour fermer la connexion entre la chambre de sortie (26) et l'emplacement de réception, et simultanément, pour établir la connexion entre la chambre de sortie (26) et la sortie calibrée (37, 38). 3. Séparateur centrifuge selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne (35) est montée à l'extérieur du rotor et en ce que la sortie calibrée (37, 38) est reliée à l'intérieur du rotor. 4. Séparateur centrifuge selon l'une quelconque des revendications - 10 - précédentes, caractérisé en ce que ladite première sortie (23) communique avec une partie centrale de la chambre de séparation (7) alors que la chambre de sortie (26) communique avec une partie périphérique de la chambre de séparation (7).