Brevet FR2656815A1 — publié le 19910712

La présente invention concerne les dispositifs destinés, de préférence, à la séparation des mélanges liquides chargés de particules solides et a notamment pour objet un épurateur centrifuge de liquides. L'épurateur centrifuge de liquides selon l'invention peut être utilisé pour l'épuration fine des liquides moteurs de systèmes hydrauliques des machines-outils, des presses, des avions, des liquides lubrifiants et refroidissants, des huiles pour transformateur, des combustibles de moteurs Diesel et de ceux à réaction en vue de les séparer des impuretés mécaniques, contenant des particules, dont la dimension est d'un micron et inférieure. L'évacuation des boues de la cavité d'un épurateur et, notamment, de son rotor où des impuretés mécaniques se déposent, figure parmi les stades les plus importants du processus d'épuration des liquides des impuretés mécaniques, réalisé à l'aide d'une épuration centrifuge. En plus des épurateurs centrifuges qui assurent l'évacuation des boues en continu, de la cavité du rotor, ou leur évacuation périodique à l'aide des systèmes automatisés sans arrêt du rotor, on utilise, sur une large échelle, des épurateurs centrifuges de liquides dans lesquels l'évacuation des boues accumulées s'effectue après l'arrêt du rotor. Ces épurateurs centrifuges de liquides sont caractérisés par une conception simple, une bonne fiabilité de fonctionnement et un faible coût. Cependant, pour assurer la finesse de l'épuration d'un liquide, il est indispensable d'étanchéifier la cavité du rotor et, pour augmenter la capacité d'épuration d'un épurateur, on monte des cloisons de séparation dans la cavité du rotor pour former des canaux sous la forme de fentes pour la circulation du courant de liquide à épurer. Ces cloisons peuvent être réalisées selon différents modes, par exemple sous la forme d'un paquet de plateaux coniques ou des viroles cylindriques coaxiales. Ces épurateurs peuvent assurer l'épuration fine du liquide en le débarrassant des particules ayant la dimension de 1 micron et inférieure. Au cours de l'utilisation de l'épuration centrifuge de liquides, on décharge les boues de la cavité du rotor après que leur quantité a atteint un niveau maximal admissible au-dessus duquel cet épurateur n'est pas capable d'assurer une qualité requise d'épuration. Le processus du déchargement des boues nécessite bien souvent de démonter partiellement l'épurateur centrifuge, ce qui impose de faire appel à un outillage spécial et aboutit à un temps mort de l'équipement, et à des pertes des liquides à épurer vidangés du rotor. Dans certains cas, les frais d'utilisation pour le déchargement des boues peuvent être si élevés qu'ils influent sur la rationnalité économique de l'utilisation de l'épurateur centrifuge. On cannait un épurateur centrifuge de liquides (SU, A, 640477) comprenant un rotor creux monté avec possibilité de tourner sur un axe creux disposé verticalement dans le corps étanche duquel sont montées, à sa partie médiane, des cloisons de séparation qui forment des canaux sous la forme des fentes pour le passage du courant de liquide à épurer, mis en communication avec les cavités supérieure et inférieure du rotor, disposées de part et d'autre des cloisons de séparation, cavités dans lesquelles sont montées des aubes destinées à faire tourbillonner le courant de liquide, liées au corps et aux cloisons de séparation pour leur rotation en commun, une tubulure d'amenée du courant de liquide à épurer, reliée à la cavité inférieure du rotor et une tubulure d'évacuation du courant de liquide épuré, en communication, à travers l'axe creux, avec la cavité supérieure du rotor et comportant un récipient pour la collecte des boues accumulées dans la cavité du rotor. L'axe creux est constitué de deux tubes coaxiaux. Le tube intérieur est relié par une extrémité à la cavité intérieure du rotor et par l'autre à la tubulure d'évacuation du courant de liquide épuré. La tubulure d'amenée du courant de liquide à épurer est reliée à la cavité inférieure du rotor au moyen d'un espacement coaxial entre les tubes intérieur et extérieur et de trous pratiqués dans le tube extérieur au-dessus de la cavité inférieure du rotor. Dans ce cas, la cavité inférieure est d'une forme cylindrique et est limitée, d'un côté, par le fond plat du rotor. Les cloisons de séparation se présentent sous la forme d'une bande enroulée suivant une spirale, dont les spires forment des espacements faisant fonction de canaux pour le passage du courant de liquide à épurer et qui est raccordée aux aubes disposées dans les cavités supérieure et inférieure du rotor et au fond, de manière à former un ensemble inséparable. Pendant l'épuration du liquide, les boues s'accumulent sur les cloisons de séparation et dans la cavité inférieure du rotor. Au fur et à mesure de l'accumulation des boues, il faut arrêter périodiquement le rotor et après avoir évacué le liquide, demonter le rotor ; à cet effet, on doit séparer la partie supérieure du corps, ayant la forme d'un boitier, du fond, et la déposer puis, ceci fait, déposer, de l'axe creux, tout l'ensemble iséparable comprenant la bande, les aubes et le fond. On nettoie, des boues, la surface intérieure du boîtier par voie mécanique, par exemple à l'aide de raclettes, en opérant au-dessus du récipient pour la collecte des boues, puis on rince l'ensemble inséparable au liquide de lavage. Il convient de noter que, d'après cette conception, les récipients de collecte des boues ne sont pas reliés au rotor. Après avoir nettoyé les éléments du rotor des boues, on remonte l'épurateur, on le remplit du liquide à épurer et le processus d'épuration recommence. Ainsi, le processus de déchargement des boues de la cavité du rotor de l'épurateur centrifuge est assez pénible et le temps requis pour son déchargement depuis la cavité du rotor est d'une heure, au moins. En outre, le processus de démontage du rotor entraîne la dégradation prématurée des éléments d'étanchéité, des pertes du liquide vidangé du rotor et la pollution de l'endroit de travail. On s'est donc proposé de mettre au point un épurateur centrifuge de liquides dans lequel la forme de la cavité inférieure du rotor et la disposition du récipient pour la collecte des boues par rapport au rotor assureraient le déchargement des boues de la cavité du rotor sans son demontage et réduiraient ainsi le temps et la main d'oeuvre nécessaires à la réalisation du processus de déchargement des boues. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un épurateur de liquides comportant un rotor creux, monté avec possibilité de tourner sur un axe creux disposé verticalement et dans le corps étanche duquel sont disposées, à sa partie médiane, des cloisons qui forment des canaux sous la forme de fentes pour le passage d'un courant de liquide à épurer, en communication avec les cavités supérieure et inférieure du rotor, cavités disposées de part et d'autre des cloisons de séparation et abritant des aubes pour le tourbillonnement du courant de liquide, aubes liées au corps et aux cloisons de séparation pour leur rotation en commun, une tubulure pour l'amenée du courant de liquide à épurer en communication avec la cavité inférieure du rotor et une tubulure pour l'évacuation du courant de liquide reliée à travers l'axe creux, à la cavité supérieure du rotor et comportant un récipient pour la collecte des boues accumulées dans la cavité du rotor, ledit épurateur étant caractérisé, selon l'invention, en ce que le récipient pour la collecte des boues est disposé au-dessous du rotor, est étanche et est relié à la tubulure, destinée à amener le courant de liquide à épurer, en ce que la cavité inférieure du rotor est conique, orientée, par sa petite base, vers le récipient étanche de collecte des boues et est en communication avec ledit récipient à travers la petite base de ladite cavité. Il est avantageux que l'axe creux soit fixé sur le récipient étanche. Ce mode de réalisation de l'épurateur centrifuge de liquides permet de réduire sensiblement le temps et la main-d'oeuvre nécessaires à la réalisation du déchargement des boues de la cavité du rotor grâce à ce qu'on a supprimé son démontage. Depuis la cavité du rotor, les boues peuvent être déchargées par n'importe quel mode, par exemple après arrêt du rotor, les boues peu adhésives glissent, par gravité, des parois verticales du corps et des cloisons de séparation vers la cavité inférieure du rotor et, de celle-ci, elles descendent suivant sa surface conique vers le récipient étanche de collecte. Afin d'accélérer le glissement des boues, il est possible de soumettre le rotor à une action supplémentaire, par exemple, à des charges vibratoires où on peut utiliser, à cet effet, le phénomène du barbotage dans ce cas, le temps nécessaire du déchargement des boues hors de la cavité du rotor peut être réduit à cinq minutes. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparatront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec référence à un dessin non limitatif annexé dans lequel est représentée une vue d'ensemble d'un épurateur centrifuge de liquides (en coupe longitudinale), selon l'invention. L'épurateur centrifuge de liquides comporte un rotor creux 1, dont le corps métallique est étanche et se compose d'un chapeau métallique 2 et d'une virole conique 3, assemblés l'un avec l'autre avec ajutement dur. Une garniture d'étanchéité 4 en caoutchouc est disposée à l'endroit de leur assemblage. Un anneau d'arrêt 5 est monté dans le chapeau 2 pour prevenir la rotation de la virole conique 3 et du chapeau 2. Des gorges 6 sont prévues sur la surface extérieure de la virole conique 3 pour une courroie à plusieurs saillies trapézoidales (non représentée sur le dessin) d'un moteur électrique et destinée à relier ce dernier au rotor 1. Le rotor creux 1 est monté avec possibilité de tourner sur un axe creux 7 disposé verticalement immobile. Des cloisons de séparation 8 sont montées à la partie médiane du corps et forment des canaux 9 en fentes pour le passage d'un courant de liquide à épurer. La direction du mouvement du courant de liquide est montrée sur le dessin par des flèches. Les cloisons de séparation peuvent être réalisées selon différentes variantes. Par exemple, il est possible de leur donner la forme d'un paquet de plateaux coniques ou de viroles cylindriques coaxiales, montés avec un espacement l'un par rapport à l'autre. dans l'épurateur centrifuge réalisé selon la conception envisagée, les cloisons de séparation 8 sont formées par une bande plate métallique enroulée suivant une spirale et les espacements formés entre les spires de la bande servent de canaux 9 pour le passage du courant de liquide. Un bout de la bande est fixé sur une douille 10 et l'autre est fixé sur la dernière spire de cette bande. La douille 10 est montée sur l'axe creux 7 de façon qu'elle puisse tourner. A cet effet, on a monté à la presse deux paliers lisses 11, 12. Les canaux 9 communiquent avec les cavités supérieure 13 et inférieure 14 du rotor 1, disposées de part et d'autre des cloisons de séparation 8. La cavité inférieure 14 du rotor 1 a une forme conique. Elle renferme des aubes 15, destinées à assurer le tourbillonnement du courant de liquide à épurer. Le nombre d'aubes 15 de 1' épurateur centrifuge conforme à la variante décrite est de seize. Elles ont une forme plate trapézoldale, sont montées à une distance égale les unes des autres, sont en une pièce avec la virole conique 3 et liées rigidement à la bande enroulée en spirale formant les cloisons de séparation 8, et à la douille 10. Par une extrémité, la douille 10 est mise à la presse entre les aubes 15 et celles-ci s'appuient contre la face en bout inférieure de la bande enroulée en spirale. Des aubes plates 16, destinées au tourbillonnement du courant épuré de liquide, sont disposées dans la cavité supérieure 13. Elle sont montées à une distance égale les unes des autres et sont en une pièce avec une rondelle conique 17 et avec un anneau 18. La rondelle 17 est montée à la presse dans la douille 10, les aubes 16 s'appuient par leur bord supérieur, contre le chapeau 2, et par leur bord inférieur, contre la face en bout supérieure de la bande enroulée en spirale. L'épurateur centrifuge de liquides comporte également un récipient étanche 19 destiné à receuillir les boues, réalisé sous la forme d'un boitier et monté sous le rotor 1. La cavité conique inférieure 14 du rotor 1 est orientée, dans ce cas, par sa petite base, vers le récipient étanche 19 de collecte des boues et lui est reliée Dans le récipient 19 de collecte des boues, sont pratiqués trois trous 20, 21 et 22. Une tubulure 23 pour l'amenée du courant du liquide à épurer est montée dans le trou 20. Dans le trou 21, est montée une extrémité de la tubulure 24 pour l'évacuation du courant de liquide épuré et l'autre extrémité de cette tubulure 24 est reliée à l'axe creux 7. Le trou 22 est pratiqué dans la paroi supérieure 25 du récipient étanche 19 et sert à mettre celui-ci en communication avec la cavité inférieure 14 du rotor 1. Le rotor 1 est monté sur la paroi supérieure 25 du récipient étanche 19. Dans ce cas, l'axe creux 7 est fixé par une extrémité sur la paroi 25 de ce récipient. Cette extrémité de l'axe creux 7 porte des ailettes 26 rendues solidaires d'une bride 27 qui est reliée, à l'aide de goujons 28 et d'écrous 29, par l'intermédiaire de joints en caoutchouc 30 et 31, à la paroi supérieure 25 de la cavité 19. Pour étanchéifier la jonction entre le récipient étanche fixe 19 et le rotor étanche 1, on a prévu, selon la conception de l'épurateur centrifuge de liquides, un joint d'étanchéité frontal constitué par une douille 32, montée librement dans le trou axial de la bride 27 de façon à effectuer un déplacement axial, un joint d'étanchéité en caoutchouc 33, monté entre eux, un anneau 34 en graphite collé à la douille 32 et un anneau d'acier 35 collé à la face en bout de la virole conique 3. La douille 32 est serrée contre la face en bout de la virole conique 3 à l'aide de ressorts cylindriques 36. la partie basse du chapeau 2 est évasée et forme une poche annulaire 37 pour l'accumulation des grosses particules des impuretés séparées du liquide à épurer. Un disque de pression 38 est monté dans la cavité supérieure 13 du rotor 1 et est lié rigidement à l'extrémité supérieure de l'axe creux 7 contre lequel s'appuie le palier supérieur 11. Un bouchon 39 est monté dans le chapeau 2 et est destiné à l'évacuation de l'air de la cavité du rotor 1 au moment où celle-ci est remplie d'un liquide à épurer. Dans le but d'évacuer les boues accumulées dans le récipient étanche 19, sa paroi latérale 40 est démontable. L'épurateur centrifuge de liquides faisant l'objet de l'invention fonctionne de la manière suivante. On relie au préalable la tubulure 23 pour l'amenée du courant de liquide pollué à épurer et la tubulure 24 évacuant le courant de liquide épuré à un réservoir (non représenté sur le dessin) contenant un liquide à épurer. Ceci fait, on dévisse le bouchon 39, ensuite on remplit de liquide pollué le récipient étanche 19 et la cavité du rotor 1. Après cela, on visse le bouchon 39 et on met la commande électrique en marche (non représentée sur le dessin) qui entralane le rotor 1 en rotation. A ce moment, le liquide pollué, se trouvant dans la cavité supérieure 13, est refoulé par le disque de refoulement 38 à travers l'axe creux 7 et la tubulure 24, vers le récipient du liquide pollué.Simultanément, sous l'effet de la dépression créée dans la cavité supérieure 13, le liquide coule du récipient du liquide pollué à travers la tubulure 23, le récipient étanche 19 et le trou 22, puis passe entre les ailettes 26 et parvient dans la cavité inférieure 14 où les aubes 15 le font tourbillonner jusqu'à la vitesse de rotation du rotor 1. Sous l'action de la force centrifuge, de grosses particules d'impuretés mécaniques sont jetées vers la paroi du chapeau 2 et s'accumulent dans la poche 37. Le liquide à épurer contenant de plus petites particules d'impuretés parvient dans les canaux 9. A ce moment, la vitesse des courants de liquide dans les canaux 9 croit linéairement avec l'accroissement de la distance des canaux correspondants 9 à l'axe de rotation du rotor 1. Cette nature de répartition des vitesses est imposée par le profil conique de la rondelle 17 et assure l'efficacité maximale de l'épuration. Sous l'action de la force centrifuge, les petites particules d'impuretés mécaniques se déposent sur les cloisons de séparation 8 tandis que les aubes 16 font tourbillonner le liquide épuré à l'aide du disque de refoulement 38, pour un envoi dans l'axe creux 7 suivant lequel ce liquide parvient, à travers la tubulure 24, dans le récipient contenant le liquide pollué, diminuant progressivement, dans celui-ci, la concentration des impuretés mécaniques jusqu'au niveau imposé. De la tubulure 24, le liquide épuré peut être envoyé directement dans les récipients ou les réservoirs des systèmes hydrauliques d'un équipement correspondant. Après que les boues accumulées dans la cavité du rotor 1 ont atteint un niveau maximal admissible ou pendant n'importe quel arrêt de l'épurateur centrifuge de liquides, les boues, accumulées sur les cloisons de séparation 8 et dans la poche 37, glissent vers le bas, par gravité, suivant les parois de la virole conique 3 et débouchent du trou 22 dans le récipient étanche 19. En vue d'accélérer le déchargement des boues de la cavité du rotor 1, il est possible d'appliquer supplémentairement, au rotor 1, des charges vibratoires ou d'utiliser, à cet effet, le phénomène du barbotage. Pour évacuer les boues accumulées dans le récipient étanche 19, on dépose la paroi latérale 40 en assurant ainsi l'accès à l'intérieur du récipient 19 et aux boues que l'on évacue par un mode mécanique, par exemple à l'aide de raclettes. La fréquence de déchargement des boues dépend du volume du récipient étanche 19. REVENDICATIONS 1. Epurateur centrifuge de liquides, du type comportant un rotor creux , monté avec la possibilité de tourner sur un axe creux, disposé verticalement, dans le corps étanche duquel sont disposées, à sa partie médiane, des cloisons formant des canaux sous forme des fentes pour le passage d'un courant de liquide à épurer, mis en communication avec les cavités supérieure et inférieure du rotor, cavités disposées de part et d'autre de cloisons de séparation et abritant des aubes pour le tourbillonnnement du courant de liquide, lesquelles aubes sont liées au corps et aux cloisons de séparation pour leur rotation en commun, une tubulure d'amenée du courant de liquide à épurer en communication avec la cavité inférieure du rotor et une tubulure d'évacuation du courant de liquide reliée, à travers l'axe creux, à la cavité supérieure du rotor et comportant un récipient pour recueillir les boues accumulées dans la cavité du rotor, caractérisé en ce que le récipient (19) de collecte des boues est disposé au-dessous du rotor (1), est étanche et est lié à la tubulure (23) destinée à amener le courant de liquide à épurer, en ce que la cavité inférieure (14) du rotor (1) est conique, est orientée par sa petite base vers le récipient étanche (19) de collecte des boues et est mise en communication avec ce récipient à travers la petite base de ladite cavité (14). 2. Epurateur centrifuge de liquides selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe creux (7) est fixé sur le récipient étanche (19) de collecte des boues.