Brevet FR2660580A1 — publié le 19911011

La présente invention concerne un dispositif destiné à récupérer une partie notable de l'énergie cinétique, actuellement perdue à l'évacuation des machines tournantes, notamment des centrifugeuses. Dans ce type de machines, la séparation est obtenue par des différences de densité de particules solides ou liquides mises en très forte accélération dans un rotor à grande vitesse. Des débits massiques importants sont ainsi entrainés en absorbant une énergie considérable qui est perdue à la sortie du rotor. Les types de machines, énoncées à titre d'exemple non limitatif du champ d'application de l'invention, comportent essentiellement les dispositifs connus représentés à la figure 1. Un anneau de fluide (1) de forme cylindrique ou cylindrocônique est entrainé à grande vitesse par son enveloppe (non représentée), elle-même entrainée par le moteur. Le produit à séparer est alimenté en continu par l'intérieur de l'anneau, suivant la flèche (2) et se répand à la périphérie de l'anneau liquide tournant. Des dipositifs non représentés, tournant au sein de l'anneau, optimisent la séparation et canalisent la phase la plus dense vers l'extrémité (3) d'où elle s'échappe. L'effluent clarifié se concentre à l'intérieur de l'anneau, à l'autre extrémité du rotor d'où il s'échappe par un ou plusieurs orifices (4), munis de seuils de débordement non représentés. L'invention a pour but de récupérer une grande partie de l'énergie cinétique du liquide évacué à ces seuils. A titre d'exemple, suivant la formule connue P = 1/2 Qu02, Q étant le débit massique, R le rayon de l'orifice de sortie, o la vitesse angulaire, la puissance perdue dans une machine évacuant 36 tonnes/heure à 3.600 tours/minute sur un diamètre de 0,24 m est de 20,43 kilowatts. L' invention consiste dans la combinaison de deux dispositifs - le premier, à l'intérieur de l'anneau liquide décrit à la figure 1, est destiné à provoquer l'accroissement de la vitesse de rotation du liquide au fur et à mesure qu'il se rapproche du centre, en conservant son moment cinétique (effet cyclone). - le second est destiné à inverser la direction d'écoulement du liquide dans l'orifice de sortie, par un dispositif convertissant la vitesse linéaire différentielle positive en vitesse différentielle négative. Le premier dispositif, illustré à la figure 2 consiste à libérer l'intérieur de l'anneau liquide de tout obstacle empêchant sa libre accélération angulaire. Les supports connus reliant au moyeu (7) les organes de séparation et de convoyage (8) situés dans la partie extérieure de l'anneau et actuellement constitués par des plaques radiales (9) ou par des entretoises cylindriques (10) qui seront éliminées et remplacées selon l'invention, par des supports en profil d'aile d'avion (5) de finesse aérodynamique maximum (coefficient de pénétration Cx minimum). Ce profil est illustré sur la coupe AA (5), Fig.2. D'autre part, selon l'invention, et autant que la rigidité propre des organes de convoyage (8) le permettront, leur extrémité côté sortie sera ménagée en porte-à-faux (6) sans support afin de libérer de tout obstacle l'anneau liquide à proximité des orifices de sortie. Le second dispositif, illustré à la figure 3, est constitué par un ou plusieurs aubages concaves (11) inversant la direction d'écoulement du flux de sortie à travers l'épaisseur du flanc latéral (12) du rotor. Ces aubages détaillés sur la coupe BB transforment la vitesse différentielle positive, Vdp, du fluide éjecté en vitesse différentielle négative, Vdn, d' intensité égale et de direction opposée. Ces aubages (11) peuvent être soit amovibles et fixés dans les orifices d'évacuation du liquide, soit usinés ou moulés directement dans le flanc latéral (12) du rotor. La puissance hydrodynamique générée par l'inversion du sens de la vitesse est transmise par les aubages (11) au flanc (12) du rotor, en réduisant d'autant l'appel de puissance au moteur. La figure 4 représentant la coupe BB d'un aubage placé dans le flanc du rotor, illustre l'inversion de flux entre l'entrée et la sortie des aubages. REVENDICATIONS 10 Dispositif pour récupérer une part notable de l'énergie motrice de machines hydrauliques tournantes, caractérisé en ce qu'il comporte la combinaison d'une zone d'accélération à l'intérieur d'un anneau liquide tournant, et des aubages concaves (11) inversant la vitesse à l'éjection, avec ou sans supports reliant le moyeu (7) aux organes (8) extérieurs à l'anneau liquide. 20 Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les supports (5) ont un profil d'aile d'avion de finesse aérodynamique maximum (coefficient Cx minimum), exerçant une résistance minimum à l'accélération du liquide tournant. 30 Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aubages concaves sont amovibles (11), dans les orifices d'évacuation du liquide. 40 Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aubages sont usinés ou moulés directement dans la paroi du flanc latéral (12) de l'anneau liquide.