Brevet FR2664508A1 — publié le 19920117

La présente invention a pour objet une centrifugeuse à fonctionnement continu. La centrifugeuse selon l'invention a pour but la séparation des produits d'un mélange en fontion de leur densité respective et est du type de celles à axe de rotation vertical. La centrifugeuse au cours de sa rotation et sans nécessiter l'arrêt de celle-ci autorise de façon cyclique l'alimentation en mélange à séparer, la centrifugation, l'évacuation des produits de faible densité et l'évacuation des produits de forte densité. A cet effet, la centrifugeuse selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'elle comporte un châssis, un ensemble rotatif autour d'un arbre entraîné en rotation et guidé dans le châssis, au moins deux caissons montés en articulation dans l'ensemble rotatif chacun sur un axe parallèle à l'arbre d'entraînement du dit ensemble rotatif et des moyens d'entraînement en rotation de chaque caisson dans l'ensemble rotatif pour entraîner chaque caisson entre une position d'alimentation et de centrifugation et une position d'évacuation des produits de plus forte densité, en ce que chaque caisson est doté d'une face ouverte orientée vers l'intérieur du dit ensemble rotatif en position d'alimentation et de centrifugation et vers l'extérieur du dit ensemble rotatif en position d'évacuation et en ce que l'alimentation en mélange à séparer est constituée par l'arbre d'entraînement de l'ensemble rotatif qui est doté d'une portion tubulaire en extrémité de laquelle est introduit le mélange et pourvue d'au moins deux sorties disposées chacune en regard de la face ouverte d'au moins un caisson. Suivant une autre caractéristique, chaque caisson est doté d'au moins une lumière ménagée perpendiculairement à l'axe de rotation de l'ensemble rotatif, d'un dispositif d'obturation de chaque lumière et d'un collecteur de récupération des produits de faible densité en sortie de chaque lumière. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront dans la description d'une forme de réalisation de l'invention représentée aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif en lesquels: la figure 1 est une vue de face de la centrifugeuse selon l'invention en position d'alimentation en mélange et de centrifugation, la figure 2 est une demi-vue de la centrifugeuse en position d'évacuation des produits de forte densité, la figure 3 est une vue de dessus en coupe selon la ligne A/A de la figure 1, la figure 4 est une vue de détail de la centrifugeuse. Telle que représentée en figure 1, la centrifugeuse selon l'invention comporte un châssis 1 et un ensemble rotatif 2 monté dans le dit châssis. Le châssis 1 est formé d'une structure haute l A et d'une structure basse 1 B, espacées l'une de l'autre et recevant entre elles l'ensemble rotatif 2 Le châssis 1 repose au sol par des pieds 1 C. L'ensemble rotatif 2 est monté dans le châssis 1 par un arbre 3 entraîné en rotation par tout moyen connu, par exemple, un moteur et une transmission courroie poulie ou autres. Cet arbre 3 est guidé en rotation et bloqué en translation dans le châssis 1 L'ensemble rotatif 2 est fixé sur cet arbre 3. Cet ensemble rotatif comporte au moins deux caissons 4 destinés à être entraînés en rotation autour de l'arbre 3 et deux flasques 5 entre lesquels sont montés les caissons 4. Les flasques 5 sont solidarisés à l'arbre 3 qui les traverse par tout moyen connu. Préférentiellement, la centrifugeuse selon l'invention comporte deux caissons diamétralement opposés par rapport à l'arbre de l'ensemble rotatif 2 sans que ceci soit limitatif Il est toutefois essentiel qu'au cours de la rotation la charge soit centrée pour éviter toute création de balourd. La centrifugeuse telle que représentée est pourvue d'une alimentation en mélange à séparer. Cette alimentation est constituée par l'arbre 3 d'entraînement en rotation de l'ensemble rotatif 2 qui est doté à cet effet d'une portion tubulaire 3 A en extrémité de laquelle le mélange est introduit et dotée d'au moins deux sorties 3 B d'alimentation -4 en mélange disposée chacune en regard d'au moins un caisson 4. Les dits caissons de la centrifugeuse selon l'invention sont de préférence de forme prismatique et présentent une face 4 A totalement ouverte en regard de laquelle sont disposées les sorties 3 B de la portion tubulaire 3 A de l'arbre 3. Le nombre de sorties 3 B correspond de préférence au nombre de caissons 3 dont est doté l'ensemble rotatif 2 ou bien un multiple de ce nombre. La portion tubulaire 3 A de l'arbre 3 est terminée par une conduite en T définissant les sorties 3 B d'alimentation. Cette portion tubulaire 3 A est également animée en rotation à la même vitesse angulaire que l'ensemble 2. La portion tubulaire 3 A est raccordée à un conduit d'alimentation 3 C fixe au niveau d'un palier de guidage monté dans le châssis 1. Les caissons 4 sont préférentiellement de forme cubique et leur face 4 A est orientée vers l'intérieur de l'ensemble rotatif 2 lors de la centrifugation. Les caissons 4 de l'ensemble rotatif 2 de la centrifugeuse selon l'invention sont destinés à être mobiles dans l'ensemble rotatif 2 entre une position de centrifugation et d'alimentation en mélange et une position d'évacuation des produits du mélange de plus forte densité. A cet effet, chaque caisson 4 est monté en articulation dans l'ensemble rotatif 2 sur un axe 7 parallèle à l'arbre 3 d'entraînement du dit ensemble rotatif. La centrifugeuse est dotée de moyens d'entraînement en rotation de chaque caisson entre la position d'alimentation et de centrifugation et la position d'évacuation. Chaque caisson 4 est monté entre les flasques 5 de l'ensemble rotatif 2 sur un axe 7 matérialisé par un arbre 8 ou deux portions d'arbre 8 coaxiales. Selon une forme préférentielle de réalisation, chaque caisson est articulé par deux portions d'arbre 8 coaxiales qui chacune est fixée en extrémité au caisson et par son autre extrémité montée dans un flasque 5. Les portions d'arbre 8 sont solidarisées par tout moyen connu au caisson 4, par exemple, par soudure ou autres et sont montées dans les flasques 5 de préférence dans des paliers de guidage en rotation. Selon une autre forme de réalisation, chaque caisson est articulé par un arbre 8 qui le traverse de part en part pour se monter dans les flasques 5. Les caissons 4 sont de forme cubique avec deux faces parallèles aux flasques 5 de l'ensemble 2 et qui reçoivent les portions d'arbre 8. La face ouverte 4 A est parallèle à l'arbre 3, est disposée face à cet arbre en position de centrifugation et d'alimentation et se trouve à l'extérieur de l'ensemble rotatif 2 en position d'évacuation et de préférence à 1800 par rapport à la position de centrifugation et d'alimentation. L'axe 7 est disposé dans un plan perpendiculaire et médian au fond 4 B du caisson. Cet axe 7 est préférentiellement centré par rapport au caisson 4 en sorte de limiter les déplacements de charges lors de son changement de position. Tel que représenté en figures 1, 2 et 3, l'axe 7 est excentré par rapport au caisson 4, c'est-à-dire, que l'axe 7 est proche du fond 4 B du caisson 4 et est disposé dans un plan perpendiculaire et médian au dit fond 4 B, dans ce cas, la force centrifuge est plus grande. En position d'alimentation et de centrifugation la face 4 A des caissons 4 est orientée vers l'intérieur de l'ensemble rotatif 2 et les dits caissons reçoivent par la sortie 3 B de la portion tubulaire 3 A de l'arbre 3 le mélange à centrifuger. Cette alimentation s'effectue alors que l'ensemble rotatif 2 est entraîné en rotation. La sortie 3 B de la portion tubulaire 3 A pénètre légèrement dans le caisson afin que le mélange soit bien introduit dans ce dernier. Le mélange est amené vers les sorties 3 B par pompage ou bien encore sous l'effet da la dépression créée par la rotation de l'ensemble 2. Sous l'effet de la force centrifuge, le mélange vient dans le fond 4 B du caisson 4, c'est-à-dire, à l'opposé de la face ouverte 4 A. Par le phénomène de centrifugation, les produits de plus forte densité sont disposés le plus à l'extérieur dans le caisson 4 en considérant l'ensemble rotatif 2. L'alimentation se fait pendant la rotation de l'ensemble rotatif et s'arrête lorsque la quantité de mélange désirée est atteinte. La rotation se poursuit pour entrer dans la phase de centrifugation. Après la centrifugation, les produits de plus faible densité sont évacués. A cet effet, au moins une paroi latérale 4 C du caisson est dotée d'au moins une lumière 9 ménagée perpendiculairement à l'axe de rotation de l'ensemble 2, par un dispositif d'obturation 10 de chaque lumière 9 et par un collecteur 11 de récupération des produits en sortie de chaque lumière 9. Préférentiellement, une seule lumière 9 est ménagée dans une seule paroi latérale 4 C du caisson. De préférence, la paroi latérale 4 C dotée de la lumière 9 est celle orientée à l'arrière du caisson en considérant le sens de rotation de l'ensemble 2 afin de faciliter l'évacuation des produits. La lumière 9 est ménagée en partie médiane de la paroi latérale 4 C et s'étend à proximité du fond 4 B du caisson vers la face ouverte 4 A. Les produits du mélange sous l'effet de la centrifugation se disposent en couches successives-suivant des plans parallèles à l'axe de rotation de l'ensemble rotatif 2. Lorsque la centrifugation est terminée, la lumière 9 est ouverte d'une quantité déterminée en fonction de la quantité des produits de faible densité. Cette ouverture de la lumière 9 est variable en fonction du mélange traité. Le dispositif d'obturation 10 de la lumière 9 peut donc occuper des positions variables en fonction de l'ouverture désirée. Ce réglage de l'ouverture de la lumière 9 peut être déterminé par des capteurs optiques ou autres en fonction de la quantité de produits de faible densité. Le dispositif d'obturation 10 tel que représenté en figure 4, est constitué par un bouchon 12, un vérin 13 solidaire du caisson 4 et dont la tige est solidaire du bouchon 12 et un tube 14 de guidage en coulissement du bouchon 12 fixé au caisson 4 et doté suivant deux génératrices de fentes dont une est en regard de la lumière 9 du dit caisson. Tel que représenté en figures 1, 2 et 3, le vérin 13 est disposé coaxialement au tube 14 de guidage. Selon la figure 4, ce vérin 13 est disposé parallèlement au dit tube 14 de guidage. Préférentiellement, ce dispositif d'obturation 10 est disposé à l'intérieur du caisson 4. Le collecteur 11 est préférentiellement fermé et est incliné vers l'extérieur de l'ensemble rotatif 2. Avantageusement, concentriquement à l'ensemble rotatif 2 est disposée une sole tournante 15 Cette dernière est placée dans le plan du flasque 5 inférieur de l'ensemble rotatif 2 et sa fonction sera énoncée plus avant. Le collecteur 11 d'évacuation des produits de faible densité débouche en dessous du niveau de cette sole tournante 15. Une fois que les produits du mélange de faible densité ont été évacués, les produits de plus forte densité doivent être évacués en plaçant les caissons en position d'évacuation tout en poursuivant l'entraînement en rotation de l'ensemble rotatif 2. L'évacuation des caissons des produits de forte densité s'effectue sous l'effet de la force centrifuge. Les moyens d'entraînement en rotation de chaque caisson entre sa position d'alimentation et de centrifugation et sa position d'évacuation sont constitués, selon une forme préférentielle de réalisation représentée aux figures 1, 2 et 3, par une couronne dentée 20 fixée en translation sur l'arbre 3 d'entraînement de l'ensemble rotatif 2 et guidée en rotation par un pignon 21 fixé en rotation et en translation par rapport à l'axe 7 de rotation de chaque caisson 4 et engrenant avec la couronne dentée 20 et par au moins un organe 22 d'entraînement en rotation de la couronne 20 sur l'arbre 3. L'organe 22 d'entraînement en rotation de la couronne 20 est solidaire de l'ensemble rotatif 2. Cet organe 22 est préférentiellement constitué par deux vérins double effet dont leur tige est en prise avec la couronne 20. Lorsque l'ensemble rotatif tourne l'organe 22 entraîne en rotation la couronne 20 à la même vitesse angulaire que l'ensemble rotatif 2, les pignons 21 tournent également par rapport à l'arbre 3. Lorsque l'organe 22 est actionné la couronne 20 a un mouvement de rotation relatif par rapport à l'ensemble rotatif 2, ce qui provoque la rotation des pignons 21 et donc des caissons. En fonction de la rapidité de rotation désirée, les rapports de diamètre entre la couronne 20 et les pignons 21 sont définis. De préférence, les pignons 21 sont d'un diamètre inférieur à celui de la couronne 20, par exemple, deux ou trois fois plus petit. L'organe 22 comporte deux vérins double effet pour assurer un couple de rotation suffisant à la couronne 20 et équilibrer les charges. Ainsi, l'actionnement de l'organe 22 provoque une rotation de des caissons 4. Il va de soi que d'autres moyens peuvent convenir pour assurer la rotation des caissons 4 sur leur axe 7. En sorte de permettre cette rotation, chaque caisson est doté sur le bord d'une paroi latérale 4 C d'une encoche 24 de passage de la sortie 3 B de la portion tubulaire 3 A de l'arbre 3. Cette encoche 24 est réalisée sur le bord de la paroi 4 C limitant la face ouverte 4 A du caisson. il A l'intérieur de chaque caisson 4 et parallèlement à l'arbre 3 est montée une grille de calibrage 25. En position de déchargement la face ouverte 4 A est orientée vers l'extérieur de l'ensemble rotatif 2, les produits de forte densité qui étaient en contact avec le fond 4 B du caisson sont évacués par la force centrifuge. Préférentiellement, la centrifugeuse est équipée de façon concentrique à l'ensemble rotatif 2 et perpendiculairement à la sole tournante 15, d'une paroi brise jet 26 contre laquelle sont évacués les produits de plus forte densité et qui permet d'obtenir une division de ceux-ci en sortie des caissons. Les produits de plus forte densité tombent sur la sole tournante qui les évacue. Il va de soi que lors de l'évacuation des produits de forte densité, il n'y a pas d'alimentation en mélange. L'alimentation des vérins 13, des dispositifs d'obturation 10, des lumières 9 se fait par des flexibles permettant la rotation des caissons 4. Les vérins formant l'organe 22 d'entraînement de la couronne 20 et les vérins 13 des dispositifs d'obturation 10 sont alimentés par des conduites passant dans l'arbre 3 et sont connectés à une pompe par des joints tournants montés sur le dit arbre. La centrifugeuse selon l'invention est réalisée en des matériaux très résistants aux chocs et à la corrosion. La centrifugeuse selon l'invention trouve une application particulière dans le traitement des boues pour séparer l'eau des solides mais il va de soi que d'autres applications peuvent être faites de la centrifugeuse. Les cycles d'alimentation, de centrifugation, d'évacuation des produits de faible densité puis des produits de forte densité peuvent être automatisés à l'aide de capteurs, de mesure de temporisation et autres. La centrifugeuse pourra recevoir tout type d'élément permettant d'optimiser son rendement, par exemple, un carossage donnant une meilleure aérodynamique et autres. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et toutes variantes sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1 Centrifugeuse à fonctionnement continu caractérisée en ce qu'elle comporte un châssis ( 1), un ensemble rotatif ( 2) autour d'un arbre ( 3) entraîné en rotation et guidé dans le châssis ( 1), au moins deux caissons ( 4) montés chacun en articulation dans l'ensemble rotatif ( 2) sur un axe ( 7) parallèle à l'arbre ( 3) d'entraînement du dit ensemble rotatif et des moyens d'entraînement en rotation de chaque caisson ( 4) dans l'ensemble rotatif ( 2) pour entraîner chaque caisson entre une position d'alimentation et de centrifugation et une position d'évacuation des produits de plus forte densité, en ce que chaque caisson ( 4) est doté d'une face ouverte ( 4 A) orientée vers l'intérieur du dit ensemble rotatif en position d'alimentation et de centrifugation et vers l'extérieur du dit ensemble rotatif en position d'évacuation et en ce que l'alimentation en mélange à séparer est constituée par l'arbre ( 3) doté d'une portion tubulaire ( 3 A) en extrémité de laquelle est introduit le mélange et pourvue d'au moins deux sorties ( 3 B) disposées chacune en regard de la face ( 4 A) ouverte d'au moins un caisson ( 4). 2 Centrifugeuse selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque caisson ( 4) est doté d'au moins une lumière ( 9) ménagée perpendiculairement à l'axe de rotation de l'ensemble rotatif ( 2), d'un dispositif d'obturation ( 10) de chaque lumière ( 9) et d'un collecteur ( 11) de récupération des produits de faible densité en sortie de chaque lumière ( 9). 3 Centrifugeuse selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que chaque caisson ( 4) présente un fond ( 4 B) parallèle à l'axe de rotation de l'ensemble rotatif, deux parois latérales ( 4 C) sur au moins une desquelles est ménagée au moins une lumière ( 9), la face ( 4 A) ouverte et deux faces parallèles aux flasques ( 5) de l'ensemble rotatif ( 2). 4 Centrifugeuse selon les revendications 1 et 3 caractérisée en ce que chaque caisson ( 4) est articulé dans l'ensemble rotatif ( 2) par un arbre ( 8) définissant l'axe ( 7) d'articulation, fixé sur le caisson ( 4) et guidé en rotation dans les flasques ( 5) de l'ensemble ( 2). Centrifugeuse selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisée en ce que l'axe ( 7) est centré par rapport au caisson ( 4). 6 Centrifugeuse selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens d'entraînement en rotation de chaque caisson ( 4) entre une position d'alimentation et de centrifugation et une position d'évacuation sont constitués par une couronne dentée ( 20) guidée en rotation sur l'arbre ( 3) et fixe en translation, par un pignon ( 21) fixe en rotation et en translation par rapport à l'axe ( 7) d'articulation de chaque caisson et engrenant avec la couronne dentée ( 20) et par au moins un organe ( 22) d'entraînement en rotation de la couronne ( 20) sur l'arbre ( 3) solidaire de l'ensemble rotatif ( 2). 7 Centrifugeuse selon la revendication 6 caractérisée en ce que chaque pignon ( 21) est d'un diamètre inférieur à la couronne ( 20). 8 Centrifugeuse selon la revendication 1 caractérisée en ce que chaque caisson ( 4) est doté d'une grille de calibrage ( 25) parallèle à l'arbre ( 3). 9 Centrifugeuse selon les revendications précédentes prises dans leur ensemble caractérisée en ce que l'axe de rotation de l'ensemble rotatif ( 2) est vertical. Centrifugeuse selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est dotée d'une sole tournante ( 15) concentrique à l'ensemble rotatif ( 2) et s'étendant parallèlement à un flasque de ce dernier. 11 Centrifugeuse selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi brise-jet ( 26) concentrique à l'ensemble rotatif ( 2) et parallèle à l'axe de rotation de ce dernier. 12 Centrifugeuse selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisée en ce que l'axe ( 7) est proche du fond ( 4 B) du caisson ( 4) et est disposé dans un plan perpendiculaire et médian au dit fond ( 4 B).