Brevet FR2623612A1 — publié le 19890526

La presente invention concerne un procéde de mesure de l'épaisseur d'un dépot soilide sur les parois d'une centrifugeuse, les moyens pour sa mise en oeuvre et leur application particulière en sucrerie. On rappellera qu'une essoreuse ou centrifu- geuse est un appareil destiné à séparer les parcelles solides de la partie liquide d'une solution hétérogène dans laquelle ces deux constituants sont intimement réunis. Cet appareil utilise la force centrifuge pour accélerer la filtration du milieu sur une toile fil- trante apte à retenir la partie solide. Une centrifugeuse type (voir par exemple la figure 1 des dessins annexes) comporte un panier cylin- drique 1 portant la toile filtrante; l'axe de ce panier est solidaire d'un moteur M capable de le faire tourner à grande vitesse. Le panier est entouré d'une paroi cylindrique fixe ou "jupe" 2 destinée à recevoir la partie liquide. Un couvercle 3 supporte divers acces- soires tels que: - conduit d'arrivée du mélange à essorer; - rampe de clairçage 4 (dans le domaine de la sucrerie); - couteau de déchargement... Un cone 5 sert à répartir uniformément la masse à filtrer sur la toile filtrante au cours de la période d'introduction. En fin de centrifugation, le solide séparé se retrouve plaqué sur la paroi interne du panier 1 et forme un cylindre creux de matière tassée. Il serait intéressant de connaitre l'épaisseur "e" de ce cylindre, mais elle est difficile à déterminer puisqu'elle se situe à l'intérieur d'un système ferme et que ce système tourne à grande vitesse. La presente invention a justement pour oojet de déterminer cette épaisseur "e" de la couche solide deposee. Le procedé de l'invention consiste, au cours de la rotation du panier de la centrifugeuse, à appll- quer à la surface de la couche des solides se déposant sur la paroi interne de ce panier en rotation, un pal- peur monté à l'extrémité d'un bras dispose perpendicu- lairement à un arbre situé à l'interieur du panier de la centrifugeuse dont la direction est parallèle à celle de l'axe de rotation dudit panier et à noter la valeurN' de l'angle compris entre la position occupée par ledit bras à un moment donné en cours de rotation et une position préalablement fixée comme position de référence et à déterminer l'épaisseur "e" de ladite couche des solides déposés suivant la relation: e =R - 2b + c2 - 2bc: os(. + te) ou R est le rayon du cylindre-panier, b est la distance entre la position du palpeur et l'arbre auquel le bras portant ledit palpeur est relié, c est la distance entre l'axe longitudinal du cylindre-panier et ledit arbre qui lui est parallèleet e est l'angle que f-ait le bras portant le palpeur dans sa position de réfeérence avec la position qu'il aurait si sa direction coupait l'axe de rotation du panier. L'invention couvre également les moyens pour la mise en oeuvre de ce procéde, ces moyens étant essen- tiellement caractérisés par le fait qu'ils comprennent un arbre destiné à être monté à 1'intérieur du cylindre-panier et parallèlement à l'axe de rotation de celui-ci et portant à l'une de ses extrémités, perpendiculairement à lui-même, un bras se terminant par un système palpeur et, à l'autre extrémité, des systèmes propres à maintenir ledit palpeur au contact de la surface sur laquelle il doit s'appuyer ou à rappeler ledit système palpeur vers une position de référence fixe donnée et des systèmes de détermination de la valeur de l'angle compris entre ladite position de référence et la position de travail dudit système pal- peur, Suivant d'autres caracteristiques,-ledit sys- téme palpeur est constitué par une surface courbe ne présentant aucune aspérité. Suivant un mode de réalisation avantageux, l'arbre porteur du bras et de son système palpeur est pourvu à son extrémite supérieure faisant saillie à l'extérieur du couvercle de la centrifugeuse, et d'un système de mesure de la valeur de l'angle formé et éventuellement relié à un système calculateur chargé de résoudre automatiquement la relation rappelée cidessus et donnant, par affichage ou lecture directe, la valeur de l'épaisseur recherchée. D'autres caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre, faite en regard des dessins annexes, sur lesquels: la figure 1 représente, comme déjà rappelé ci-dessus, le schéma d'une centrifugeuse de type classi- que; - la figure 2 représente la méme centrifugeuse munie des moyens selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé en cause, la figure 2a étant une re- présentation en plan illustrant la formation de l'an- gle ( en fonction de l'épaisseur "e" d'une couche en cours- de depot pendant la rotation du cylindre-panier, et - la figure 3 est une représentation, à plus grande échelle donnant la manière dont la relation ci- dessus peut étre résolue sur la base d'un raisonnement fondé sur la géométrie du système. En_ se référant à ces figures, les éléments principaux constitutifs d'une centrifugeuse ont été pré- cédemment rappelés dans le préambule de la présente des- cription et ces éléments ne seront pas repris ici, les numéros de référence étant reportés sur la figure 2. Sur cette figure, on a représenté ladite cen- trifugeuse illustree à la figure 1 et le système pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et qui est constitué par l'arbre 6, celui-ci étant parallèle à l'axe longitudinal X-Y de la centrifugeuse; cet arbre est monté par tout moyen approprié et son extrémité supérieure traverse le couvercle 3 de cette centrifu- geuse et il comporte un dispositif connu dit "mesureur d'angle" 7 ainsi qu'un système dit "actionneur" 8 du palpeur dont il sera question ci-après et qui est des- tiné à solliciter ledit palpeur pour le maintenir au contact de la surface de la couche des solides en cours de dép6t au moment de la mesure que l' on veut effectuer puis à le ramener dclans une position dite de référence dont il sera également question ci-après. Le palpeur en question 9 est porté à l'extré- mité d'un bras 10 monté perpenridiculairement à l'arbre 6 et à l'extrémité ou au voisinage rde ' '.xtrémité de ce dernier. Ce palpeur, suivant une forme de réalisation avantageuse, pourra etre constitué par un volume présen- tant une surface courbe sans asperités. de manière à pouvoir suivre à tout moment la surface du solide sur lequel il doit prendre appui, que cette surface soit elle-meme constituée par la paroi interne du cylindre- panier 1 ou que cette surface soit celle des solides déposés et se trouvant alors séparés de cette paroi interne d'une distance "e" qui représente alors l'épais- seur du dépôt recherché. Conformément à l'invention et en se référant à ]a figure 2a, l'angle a( déterminé par le mesureur d'an- gle 7 et formé entre les deux positions P et P du o bras 10 (P étant la position prise comme position de o référence et P étant la position en cours de mesure) va pouvoir étre exploité soit graphiquement, soit,au moyen d'un calculateur (non représenté). C'est ainsi que connaissant la valeur de cet angleQ(, on en deduit l'épaisseur recherchee "e" (voir figure 3). En appliquant en effet la formule des triangles quelcon- ques, on obtient la distance "a" en fonction des distan- ces connues b et c de l'angleOs et de l'angleo"mesuré. La différence R-a donne l'épaisseur cherchée suivant la relation. e = R - b2 + c- 2bc cos(o +0) Dans le cas particulier de l'application de l'invention dans le domaine de la sucrerie, on peut faire remarquer que connaissant l'épaisseur d'une couche e" essorée, il est facile de trouver le volume de cette couche. On trouve: V =K h e (D-e) ou h et D sont respectivement la hauteur et le diamètre du panier de l'essoreuse. Si on connait la masse spécifique "ci" de la couche essorée, on en deduit la masse contenue dans le panier: P: V.d Si on connait la masse de matière introduite dans la centrifugeuse, on peut calculer le rendement de l'opération d'essorage immédiatement puisqu'on aura le résultat alors que le sucre sera encore clans l'appareil.- En sucrerie, un cycle d'essorage comporte une opération dite de clairçage par laquelle, en fin d'esso- rage, on injecte de l'eau et/ou de la vapeur sur le sucre essoré. Ces clairçages ont pour but de nettoyer le sucre en le débarrassant de l'eau-mère résiduelle. Ils ont l'inconvénient de solubiliser une partie du sucre cristallisé. On appelle "freinte" "F" la quantité de sucre ainsi redissoute par les clairçages, rapportée à la quantité de sucre avant clairçages Se - Ss F Se O Se = quantité de.sucre entre - Puisqu'on dispose ainsi d'un moyen permettant (de connaitre le volume du sucre contenu dans le panier en cours d'essorage, il suffira de déterminer les volu- mes immédiatement avant et immédiatement après les clairçages pour en déduire la freinte. En fait, le calcul montre qu'il suffit de connaître les épaisseurs e1 et e2 avant et apres clair- çages pour déterminer la freinte "F": e2 (D--e2) F = 1 e (D-e o D = diamètre du panier de l'essoreuse. Il en résulte, toujours dans le domaine des sucreries, que le bilan d'un atelier de cristallisation est plus simple à réaliser que'par la méthode classique. En effet, on évalue habituellement ce bilan de façon in- directe à partir du pourcentage de matières sèches (Brix) de la masse cuite mise à essorer et des puretés de cette masse cuite et de l'égo t résiduel. Le rendement est alors calculé en appliquant une formule comme, par exemple: Pmc - Pe Rdt = Bmc - Pe o Bmc est le pourcentage de matières sèches de la masse cuite, Pmc est la pureté de la masse cuite, Pe est la pureté de l'égout. I1 est bien évident que, connaissant directe- ment la quantité de sucre contenue dans l'essoreuse, il suffit de connaitre la quantité de masse cuite travail- lée pour avoir le rendement. Un tel bilan peut être complètement automatisé en indiquant à l'ordinateur, outre l'angleeX mesuré, le volume de la masse cuite introduite. Il en résulte également que lon peut procéder au réglage de la quantité d'eau de clairçage. Cette quantité doit etre proportionnelle au volume de sucre à claircer. - Habituellement, les quantités d'eau et/ou de vapeur des clairçages sont fixes et réglées manuellement par l'ouverture de vannes pendant une durée déterminée (de l'ordre d'une dizaine de secondes pour l'injection d'eau). Or en mesurant l'épaisseur de la couche de sucre sur des séries de cycles d'essorages successifs. on s'est aperçu que, bien qu'il s'agisse de la même masse cuite obtenue en continu, les quantités de sucre obtenues à chaque essorage varient de façon significa- tive. On a, par exemple, mesuré les épaisseurs sui- vantes sur une essoreuse de 1370 mm de diamètre: 96,9 - 112 - 114,04 - 106,25 - 107,45 - 105,65 - 106,25- ,65. [es écarts obtenus justifient que l'on envisage d'ajuster les quantités d'eau et/ou de vapeur de clairçages à l'épaisseur de sucre à claircer, et ceci en automatique. Ceci pourrait être fait par exemple de la- façon suivante: Si, pour une épaisseur "e". on désire une injection d'une durée "t", pour une épaisseur "e", l'injection devra être d'une durée "t'" telle que: e t' =t e On se rend compte des lntérets et de l'avan- tage que représente le procédé de l'invention et les moyens pour sa mise en oeuvre dans la conduite d'une campagne sucrière. Il va du de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement illustratif et nullement limitatif et que toute modification, notamment au niveau des équivalences techniques, pourra y être apportée sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de l'épaisseur d'un dépôt solide sur les parois d une centrifugeuse, procédé caractérisé en ce qu'il consiste, au cours de la rota- tion du panier de la centrifugeuse, à appliquer à la surface de la couche de solides se déposant sur la paroi interne de ce panier en rotation, un palpeur monté à l'extrémite d'un bras disposé perpendiculairement à un arbre situé à l'intérieur du panier de]a centrifugeuse dont la direction est parallèle à celle de l'axe de rotation dudit panier et à noter la valeur b de l'angle compris entre la position occupée par]edit bras à un moment donné en cours de rotation et une position préalablement fixée comme position de référence et à déterminer l'épaisseur "e" de ladite couche de solides déposée suivant la relation: e =9 _b2+ c2 _ 2 bc o(+ Vb c2 cos 7c) o R est le rayon du cylindre-panier, b est la distance entre la position du palpeur et l'arbre auquel le bras portant ledit palpeur=est relié, c est la distance entre l'axe longitudinal du cylindrepanier et ledit arbre qui lui est paralléle, et<> est l'angle que fait le bras portant le palpeur -dans sa position de référence avec la position qu'il aurait si sa direction coupait l'axe de rotation du panier. 2. Moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, ces moyens étant essentielle- ment caractérisés en ce qu'ils comprennent un arbre (6) destiné à être monté à l'intérieur du cylindre-panier (1) de la centrifugeuse et parallèlement à l'axe de rotation de celui-ci et portant à l'une de ses extrémités, perpendiculairement à lui-même, un bras (10) se terminant par un système palpeur (9) et, à l'autre extrémité, des systèmes (8) propres à maintenir ledit palpeur au contact de la surface sur laquelle il doit s'appuyer ou à rappeler ledit système palpeur vers une position de référence fixe donnée et des systèmes de détermination de la valeur de l'angle (7) compris entre ladite position de référence. (P) et la position de travail (P) dudit système pal- peur. travail (P) dudit systéme pal- peur. 3. Moyens selon la revendication 2, caracte- risés en ce que ledit système palpeur (9) est constitue par une surface courbe ne présentant aucune aspérité. 4. Moyens selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisés en ce que l'arbre (6) porteur du bras (10) et de son système palpeur (9) est pourvu à son ex- trémité supérieure faisant saillie à l'extérieur du couvercle (3) de la centrifugeuse, d'un système (7) de mesure de la valeur de l'angle formé et éven- tuellement relié à un système calculateur chargé de résoudre automatiquement la relation de la revendication 1 et donnant, par affichage ou lecture directe, la valeur de l'épaisseur (e) recherchée.