Brevet FR2628345A1 — publié le 19890915

La présente invention a pour objet une machine de séparation centrifuge, particulièrement destinée aux réalisations devant être commandées à distance. On sait que la clarification des liquides est l'une des opérations industrielles les plus importantes. Les équipements le plus fréquemment utilisés pour la clarification des solutions contenant des suspensions fines, consistent en différents types de centrifugeuses de sédimentation qui trouvent aussi une application dans l'industrie nucléaire. Sous l'action de la force centri- fuge, les particules solides se déplacent radialement, et se déposent sur les parois du tambour rotatif. Ce dépôt est évacué soit en continu, soit périodiquement, suivant le type de séparateur utilisé. Il existe deux types fondamentaux de centrifugeu- ses de sédimentation, ? savoir les centrifugeuses conti- nues (' tambour horizontal et vertical,. vis sans fin, double cône, etc.) et les centrifugeuses périodiques dans lesquelles le dépôt est généralement enlevé par des moyens mécaniques, lorsqu'il a atteint une épaisseur donnée. Tous les dispositifs de sédimentation mentionnés cidessus présentent toutefois différents inconvénients, parmi lesquels: (A) Impossibilité de remplacer, à distance ou directement, la centrifugeuse hors service, sans coupure ni/ou déconnexion des circuits de branchement de la centrifugeuse. (B) Impossibilité de laver le dépôt à l'intérieur de la centrifugeuse de sédimentation. (C) Complexité mécanique du système d'évacuation du dépôt qui peut provoquer des défaillances dans le fonctionnement de la centrifugeuse. (D) Forte teneur en liquide du dépôt qui limite le domaine d'application de ces appareillages. La principale limitation imposée à l'utilisation des centrifugeuses de sédimentation selon l'état de la technique, en particulier dans leurs applications à distance, provient essentiellement de la fréquence reiativement grande de remplacement de l'ensemble du rotor et des organes d'évacuation, à cause de dommages mécaniques. En l'absence d'une solution permettant le rempla- cement rapide des composants hors service, l'inconvénient mentionné cidessus se traduit par des arrêts de longue durée des installations, surtout dans leurs applications nucléaires, ou dans le cas du traitement de liquides toxiques. L'invention a pour but de proposer un dispositif de sédimentation qui résout les problèmes mentionnés plus haut, tant du point de vue de la construction que du point de vue fonctionnel. Ce but est atteint suivant l'invention avec un dispositif de sédimentation comportant une enveloppe extérieure cylindrique, à accès vertical, solidaire d'une structure de soutien, un tambour rotatif ouvert a la base, monté à l'intérieur de ladite enveloppe-et coaxial avec celle- ci, un groupe moteur solidaire de la structure fixe et relié mécaniquement au tambour, un conduit d'amenée du mélange solide-liquide à séparer, placé sur le même axe que le tambour et débouchant à proximité du sommet du tambour, une série de trous périphériques pratiqués à la base du tambour, pour la sortie du liquide épuré, un second tube introduit dans le tambour et destiné à injecter sous pression une solution de lavage et/ou de rupture de la couche de dépôt, également soli- daire de la structure fixe, et un collecteur en forme d'entonnoir situé au-dessous du tambour, et ayant pour but d'évacuer périodiquement le dépôt. Toujours selon l'invention, l'ensemble comprenant le tambour avec ses paliers, le moteur et la plaque d'accouplement, est relié à la structure fixe, de manière amovible, de façon à pouvoir effectuer, éventuellement même par commande à distance, les opérations d'entretien, de réparation et/ou de remplacement de cet ensemble, sans aucune intervention sur les conduits d'amenée, d'injec- tion et d'évacuation. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Un mode de réalisation préféré de l'invention est illustré à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés, auxquels: La figure 1 est une vue en coupe partielle de la centrifugeuse de sédimentation suivant l'invention, La figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1, montrant une variante simplifiée, La figure 3 montre de manière schématique la possibilité de démonter à distance toutes les parties mobiles de la centrifugeuse. A la figure 1, la référence 1 désigne l'enveloppe de protection extérieure, solidaire d'une structure de soutien et d'ancrage, non représentée. A l'intérieur.de l'enveloppe 1, le tambour 2 coaxial avec l'enveloppe, est monté de manière à pouvoir tourner, grâce aux deux paliers 3 portés par un collet 4 solidaire de la plaque d'accouplement 5. Le moyen 6 porté par le tambour 2, est mis en rotation par un moteur non représenté, qui agit sur le pignon 7. La plaque d'accouplement 5 est assemblée en 8 à l'enveloppe extérieure 1, par un système mécanique désaccouplable quelconque- de manière à permettre de séparer facilement tout l'ensemble (tambour 2, plaque 5 et collet 4) de la structure fixe. A-la base de l'enveloppe extérieure 1 est fixé un entonnoir 9, solidaire de celui-ci, et ayant un conduit axial d'évacuation 10, et un bord 11 qui pénètre dans la gorge de base 12 du tambour 2. Un conduit d'amenée 13 de la suspension à épurer, traverse l'entonnoir 9 et se termine près du sommet fermé du tambour 2, dans une position adjacente à la pompe centrifuge à ailettes 14. Un second conduit d'amenée 15 traverse aussi l'entonnoir 9, et se termine légèrement au-dessous du conduit 13. A proximité de la base ouverte, le tambour 2 porte une gorge périphérique intérieure 16 communiquant avec une série de passages radiaux 17 espacés, inclines vers le haut, et se terminant par les trous 18 qui débouchent dans l'espace intermédiaire 19, compris entre l'enveloppe fixe 1 et le tambour rotatif 2. A la base de cet espace intermédiaire est fixé l'anneau de fermeture portant le passage de sortie 21. Le fonctionnement est le suivant: le mélange liquide-solide à séparer est envoyé par le conduit 13, à l'intérieur du tambour 2, pendant la rotation de celui-ci, et est capté par la pompe 14 qui le projette contre la surface intérieure du tambour. Celle-ci est munie d'ailettes parallèles espacées 22 ayant pour but d'empêcher l'effet de "glissement" de la suspension d'alimentation. Dans le tambour, la solution se déplace vers le bas; pendant ce déplacement, les particules solides se déplacent radialement, sous l'effet de la force centrifuge, et se déposent sur la surface inté- rieure du tambour 2. Au fur et à mesure qu'il arrive à la rainure 16, le liquide clarifié remonte le long des passages inclinés 17, et à travers les trous 18 tombe dans l'espace intermédiaire 19, et est évacué par le passage de sortie 21. Lorsque sur la paroi du tambour-2, le dépôt a l'épaisseur voulue, on coupe l'alimentation 13 de la centrifugeuse, et pour compacter les dépôts, la centrifu- geuse est maintenue en mouvement pendant quelques minu- tes. La centrifugeuse fonctionnant toujours normalement, on envoie alors une solution de lavage pour déplacer le liquide clarifié. Après cette opération, on diminue lentement la vitesse de rotation, et au moment o l'accé- lération centrifuge se rapproche de la force de gravité, la solution de lavage qui se trouve au-dessus du dépôt, sort par les trous 18, jusqu'à ce que la centrifugeuse soit totalement vidangée. Pour laver le dépôt, on augmente la vitesse, et par le tube 15 percé de trous ou de fentes, on injecte, sous une forte pression, la solution de lavage qui décroche le dépôt et le lave. La quantité de solution de lavage ne peut évidemment pas être supérieure au volume libre se trouvant au-dessus du dépôt à l'intérieur du tambour. Pour compacter à nouveau le dépôt mélangé, la centrifugeuse doit tourner pendant quelques minutes, sans injecter davantage de liquide de lavage. A ce moment 1A, comme décrit plus haut, et alors que la centrifugeuse continue de fonctionner normalement, on envoie une solution pour déplacer la solution, après lavage. Cette opération peut être répétée aussi souvent que nécessaire. Après lavage, on diminue la vitesse de rotation jusqu'à ce que l'accélération centrifuge ait une valeur bien inférieure à l'accélération de gravité; puis, par le tube percé 15, on introduit le liquide de décrochement du dépôt, sous une forte pression. Ce liquide brise la surface du dépôt qui tombe dans l'entonnoir 9, et finit par sortir par le tube 10. Apres cette séquence d'opéra- tions, la centrifugeuse se trouve dans les conditions initiales, et peut effectuer un nouveau cycle. Selon les exigences du procédé, le dépôt peut aussi être évacué à distance, et télécommandé en même temps que le tambour de la centrifugeuse, ce qui élimine toutes les opérations indiquées ci-dessus ou presque. La figure 2 à laquelle les mêmes références désignent des éléments déjà décrits, représente une variante simplifiée. Dans celle-ci, le bord inférieure du tambour 2 se termine légèrement au-dessus de l'entonnoir 9, de sorte que le liquide clarifié et la solution de lavage sont directement envoyés vers la sortie 21. Le fonctionnement est en tous points semblable à celui déjA décrit. La figure 3 indique la possibilité de démonter A distance l'ensemble des parties mobiles de la centrifu- geuse. Comme il ressort clairement de cette figure, si l'on désolidarise les éléments de liaison 8, il est possible de séparer l'ensemble comprenant le tambour et la plaque d'accouplement 5, de la structure fixe, qui comprend l'enveloppe extérieure 1 et tous les conduits d'alimentation et d'évacuation. Il ressort de ce qui précède que le dispositif suivant l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux modes de réalisation connus, dont les princi- paux sont les suivants: 1. Télécommande, avec possibilité de remplacer distance le tambour, sans couper ni déconnecter les circuits de branchement. En effet, tous les branchements avec le reste de l'installation sont réalisés sur la partie fixe. 2. Evacuation du dépôt solide séparé, sans utili- sation de composants mécaniques, mais simplement par gravité, en réduisant la vitesse de la centrifugeuse. 3. Décrochement du dépôt solide séparé par l'action d'une "lame liquide" produite grâce au disposi- tif particulier du vaporisateur de liquide de lavage sous pression, d'o suppression des composants mécaniques tels que couteaux, lames, racloirs, etc. 4. Impossibilité de colmatage, même en cas d'arrêt du rotor, car les solutions s'écoulent par les conduits de sortie ordinaires. 5. Suppression de la possibilité d'endommager les paliers, car ceux-ci se trouvent dans une zone séparée de l'intérieur du tambour, sans contact possible avec les liquides corrosifs et les aérosols. 6. Transfert à distance et télécommandé du solide séparé. Les dommaines d'application de la centrifugeuse de sédimentation selon l'invention concernent la chimie de séparation liquide-solide, tant dans le secteur nucléaire (épuration des alimentations) que dans le secteur tradi- tionnel, pour l'épuration des effluents industriels. REVENDICATIONS 1. Centrifugeuse de sédimentation pouvant être commandée A distance, caractérisée en ce qu'elle comporte un corps de rotor en forme de tambour (2) cylindrique, tournant autour d'un axe vertical, ouvert à la base, situé d l'intérieur d'.une structure fixe constituée par une enveloppe extérieure (1) qui entoure ledit tambour, par un conduit d'alimentation (13) du mélange séparer, par un conduit d'injection de liquides et/ou d'aérosols de lavage (15), et par deux conduits d'évacuation (21), destinés. envoyer vers l'extérieur le liquide clarifié et le déptt solide. 2. Centrifugeuse selon la revendication 1, carac- térisée en ce que ledit tambour.(2) est porté par une plaque d'accouplement pourvue de moyens amovibles pour le montage de l'ensemble tournant sur ladite structure fixe, de manière à pouvoir séparer, de façon même télécomman- dée, ledit tambour et tous les organes qui lui sont reliés, sans aucune intervention sur les conduits asso- ciés. la structure fixe. 3. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit tambour est muni le long du bord inférieur, d'une gorge périphérique intérieure (16), communiquant avec une série de passages inclinés vers le haut (17), qui débouchent dans un espace intermédiaire entre le tambour (2) et l'enveloppe extérieure (1), portant un conduit d'évacuation (21) du liquide épuré. 4. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit tambour (2) est terminé A la base, par un bord continu d'o le liquide clarifié tombe dans ledit espace intermédiaire d'évacuation (19). 5. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'au-dessous des extrémités de la base ouverte du tambour, est disposé un collecteur en 9 - 2628345 forme d'entonnoir (9), pour l'extraction périodique du dépôt. 6. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le conduit d'introduction (13) du mélange à séparer, est placé sur le même axe que le tambour (2), et en ce que l'extrémité par laquelle débouche ledit conduit, est située près d'une pompe centrifuge (14), ayant pour mission de projeter la solution sur les parois du tambour, sans aucun contact possible avec la zone des paliers (3) associés au tam- bour. 7. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le dépôt qui adhère à la surface intérieure du tambour (2), est lavé, désagrégé et décro- ché sous l'action de solutions sous pression, injectées a l'intérieur du tambour, par un conduit percé de trous (18) et/ou de fentes, solidaire de la structure fixe, placé l'intérieur du tambour, tandis que l'extraction dudit dépôt désagrégé, se fait par gravité, en réduisant la vitesse de rotation du tambour. 8. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que pour procéder aux phases de clarification et de lavage, on exploite uniquement la variation de la force centrifuge, sans faire intervenir- aucun organe mécanique. 9. Centrifugeuse selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la surface intérieure du tambour est munie d'une série d'ailettes verticales parallèles, espacées, qui ont pour but d'empêcher le 'glissement' de la solution d'alimentation.