Brevet FR2662373A3 — publié le 19911129

FR 2662373 A3 19911129 FR 9106396 A 19910528 La présente invention concerne un centrifugeur de décantation pour séparer des mélanges liquides hétérogènes à l'aide de forces cen- trifuges Un centrifugeur de décantation selon l'invention peut être utilisé dans l'industrie métallurgique, chimique, pharmaceutique ou similaires. Un centrifugeur de décantation connu de ce type présente un car- ter, un tambour cylindrique et conique, une vis sans fin constituée d'un tambour cylindrique et conique de vis sans fin et d'une spirale fixée sur ce dernier, un ensemble de disques disposé à l'intérieur de la partie cylindrique du tambour de vis sans f in, des fenêtres des- tinées à évacuer le liquide décanté et les matières solides, un disque de pression, un tuyau d'alimentation et des corps coniques supplémen- taires ou encore des éléments coniques supplémentaires en forme de tambours, qui sont disposés concentriquement autour de la partie co- nique du tambour Le corps extérieur est assemblé rigidement au tam- bour et le corps intérieur est assemblé au tambour de vis sans f in, et quelques bandes spirales ou spirales d'évacuation sont fixées sur les faces extérieures du tambour et du corps, pour le transport des ma- tières solides. La présente invention a pour but d'abaisser la teneur en eau ré- siduelle des matières solides évacuées. Selon l'invention, ce but est, pour un centrifugeur de décanta- tion du type connu précité, atteint par le fait qu'un collecteur est disposé en dessous de l'extrémité inférieure du tambour pour l'apport de gaz chaud, le carter est muni dans sa partie supérieure d'une tubu- lure pour l'évacuation du gaz chaud, la face frontale inférieure du corps conique intérieur de la vis sans fin et la face frontale supé- rieure du corps extérieur du tambour présentant des ouvertures et des pales directrices situées sur la périphérie et servant à faire entrer et sortir le gaz chaud, les pales directrices sur la face frontale in- férieure du corps intérieur étant inclinées dans le sens de rotation du tambour, et les pales directrices sur la face frontale supérieure du corps extérieur étant inclinées à l'opposé du sens de rotation du 3 5 tambour. L'exposé qui suit décrit plus en détails un exemple de réalisa- tion d'un centrifugeur de décantation selon l'invention à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un centrifugeur de décantation, la figure 2 est une vue en projection d'une partie du centrifu- geur de décantation selon la figure 1, dans le sens de la flèche A, la figure 3 est une vue en projection dans le sens de la flèche B de la figure 2, la figure 4 est une vue en projection dans le sens de la flèche C de la figure 2, la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une variante et la figure 6 est une vue en coupe d'une autre variante. Sur la figure 1, le déplacement d'une suspension est représentée par des flèches noires et blanches, l'écoulement d'un liquide décanté par des flèches blanches, et l'écoulement d'un gaz par des flèches on- dulantes. Le centrifugeur de décantation présente un carter 1, un tambour cylindrique et conique 2, une vis sans fin 3 constituée du tambour cy- lindrique et conique de vis sans fin 4 et d'une spirale 5 fixée sur ce dernier, un ensemble de disques 6 disposé à l'intérieur de la partie cylindrique du tambour de vis sans fin 4, des ouvertures 7, 8 pour l'évacuation du liquide décanté et les matières solides, un disque de pression 9, un tuyau d'alimentation 10, et des corps supplémentaires ou encore des éléments coniques supplémentaires en forme de tambours 11, 12, qui sont disposés concentriquement autour de la partie conique du tambour 2 Le corps extérieur 12 est assemblé rigidement au tambour 2, et le corps intérieur 11 est assemblé au tambour de vis sans fin 4. Des bandes spirales sont fixées corne vis sans fin d'évacuation 13, 14 sur les faces extérieures du tambour 2 et du corps 11, pour l'évacuation des matières solides. Un collecteur 15 est disposé en dessous de l'extrémité infé- rieure du tambour 2 pour l'apport de gaz chaud; une tubulure 16 est prévue dans la partie supérieure du carter 1 pour l'évacuation du gaz chaud La face frontale inférieure du corps intérieur 11 de la vis sans fin 3 et la face frontale supérieure du corps conique extérieur 12 du tambour 2 présentent des ouvertures 17,18 et des pales direc- trices 19,20, situées sur la périphérie et servant à faire entrer et sortir le gaz chaud Les pales directrices 19 sur la face frontale in- férieure du corps conique intérieur 11 sont inclinées dans le sens de rotation du tambour 2, afin de garantir le maintient de la pression du gaz chaud dans le tambour 2, et les pales directrices 20 sur la face frontale supérieure du corps conique extérieur 12 sont inclinées à l'opposé du sens de rotation du tambour 2, afin de créer une dépres- sion dans les ouvertures 18. Des ouvertures 21 sont configurées dans la partie supérieure du corps 11 pour l'évacuation des matières solides partiellement dés- hydratées, et des ouvertures 22 sont configurées dans le corps exté- rieur 12 pour le liquide exprimé des matières solides Une poche 23 est configurée dans le carter 1, laquelle entoure le corps extérieur 12 afin de recueillir le liquide exprimé des matières solides dans les corps 11, 12 L'interstice présent entre la poche 23 et le corps 23 est réalisé de petite taille, afin que le fluide caloporteur, par exemple le gaz chaud, puisse difficilement fuir par cet interstice. Afin d'éviter les pertes de chaleur, le carter 1 du centrifugeur est muni d'une isolation thermique 24, et le raccordement entre le centri- fugeur et un collecteur de matières solides est réalisé sensiblement hermétique. On va maintenant décrire le fonctionnement du centrifugeur de décantation. Le tambour 2 muni du corps conique 12 et la vis sans fin 3 munie du corps conique 11 sont mis en un mouvement de rotation omega par un entraînement correspondant, non représenté L'entraînement produit un léger retard ou une avance de la vis sans fin 3 par rapport au tambour 2, par exemple de 10 à 20 tours/minute. Avant de charger une suspension, du gaz chaud est envoyé dans le centrifugeur par le collecteur 15 Du fait de sa configuration co- nique, le corps 12 transporte le gaz chaud en direction de l'extrémité de plus grand diamètre Les pales directrices 19, disposées devant les ouvertures 17, poussent le gaz chaud dans la chambre formée par le tambour 2 et le corps 11 Les pales directrices 20, disposées devant les ouvertures 18, produisent une dépression dans la région des ouver- tures 18 Cela contribue à ce que les gaz et les vapeurs d'un liquide qui se volatilise, pendant l'alimentation d'une suspension dans le centrifugeur, soient évacués de manière forcée hors de la chambre for- mée par le tambour 2 et les corps coniques 11, 12 Sous l'action du fluide caloporteur, il se produit un échauffement des corps coniques supplémentaires 11, 12 ainsi que de la partie conique du tambour 2 et que des vis sans fin d'évacuation 13, 14 Afin que l'action du fluide caloporteur sur la face extérieure du corps 12 soit plus efficace, la poche 23 destinée à recevoir le liquide exprimé est configurseà proxi- mité des ouvertures 22 Cette disposition de la poche 23 augmente la surface de contact de la face extérieure du corps 12 avec le fluide caloporteur. A la suite d'un échauffement préalable des corps 11, 12, la sus- pension initiale est, sans apport de gaz chaud comme fluide calo- porteur, introduite par le tuyau d'alimentation 10 dans le centri- fugeur, et elle pénètre dans la partie conique du tambour 2 et forme à l'intérieur de ce dernier une couche annulaire, dont le rayon inté- rieur est déterminé par la position des ouvertures 7 Au cours du pas- sage à travers la zone de décantation du tambour 2 et de l'ensemble de disques 6, la phase liquide de la suspension est séparées des particules de matières solides, qui sont évacuées du tambour 2 sous la forme de matières solides par l'ouverture 7, et qui sont évacuées du centrifugeur par le disque de pression 9 Les particules déposées sur les parois du tambour 2 forment une couche de matières solides, qui est transportée par la vis sans fin 3 le long de la paroi du tambour 2 jusqu'à l'extrémité de plus petit diamètre, et transférée sur la face intérieure du corps 11, le long de laquelle, à l'aide de la vis sans fin d'évacuation 13, elle est transportée en direction du plus grand diamètre, jusqu'aux ouvertures 21 Les particules solides sont trans- férées par ces ouvertures 21 sur la face intérieure du corps 12, et transportées par la vis sans fin d'évacuation 14 jusqu'à la fenêtre 8, afin d'être évacuées du tambour 2. Au cours du transport le long des faces intérieures des corps 11, 12, il se produit une déshydratation supplémentaire des matières solides, par suite d'un assèchement ou encore d'une purge d'eau dans le champ de forces centrifuges Le liquide éliminé des matières so- lides s'écoule hors du corps extérieur 12, par les ouvertures 22, dans la poche réceptrice 23, et il est évacué du centrifugeur Le gaz chaud pénètre plus loin dans la chambre formée par la paroi du tambour 2 et le corps 12 A l'intérieur du tambour 2, le gaz ne pénètre que jusqu'à la couche annulaire formée par le liquide, menant à un obturateur hy- draulique. Les vapeurs de la phase liquide formées au cours du transport et de l'assèchement des matières solides sont, conjointement avec le flux de gaz, évacuées de la zone d'assèchement par les ouvertures 22, puis du carter du centrifugeur par des tubulures 16. L'invention permet d'obtenir des matières solides sèches à écou- lement libre, sans qu'un traitement thermique supplémentaire soit né- cessaire. La variante représentée sur la figure 5 présente en outre une chemise chauffante H, qui entoure le carter 1. La figure 6 représente en coupe une variante pour la séparation de suspensions dans lesquelles sont contenus des cristaux qui sont eux-mêmes plus légers que le filtrat Dans ce cas, il est prévu un tissu filtrant F qui retient les cristaux Le filtrat est évacué par l'intermédiaire d'une chambre séparée FK et d'un tuyau d'évacuation S. Afin d'améliorer le séchage des cristaux séparés, la chambre de séparation peut être reliée à un condenseur ou à un système de pompe à vide. REVENDICATIONS 1 Centrifugeur de décantation, comportant un carter ( 1), un tambour cylindrique et conique ( 2), un dispositif à vis sans fin ( 3) constitué d'un tambour cylindrique et conique de vis sans fin ( 4) et d'une vis sans fin ( 5) fixée sur ce dernier, un ensemble de disques ( 6) disposé à l'intérieur de la partie cylindrique du tambour de vis sans fin ( 4), des ouvertures ( 7, 8) pour évacuer respectivement le li- quide décanté et les matières solides, un disque de pression ( 9) et un tuyau d'alimentation ( 10), caractérisé en ce qu'afin de diminuer la teneur en eau résiduelle des matières solides à phase très dispersée, un collecteur ( 15) est disposé en dessous de l'extrémité inférieure du tambour ( 2) pour l'apport de gaz chaud, le carter ( 1) est muni dans sa partie supérieure d'une tubulure ( 16) pour l'évacuation du gaz chaud, la face frontale inférieure du corps conique intérieur ( 11) de la vis sans fin ( 3) et la face frontale supérieure du corps extérieur ( 12) du tambour ( 2) présentant des ouvertures ( 17, 18) et des pales direc- trices ( 19, 20) situées sur la périphérie et servant à faire entrer et sortir le gaz chaud, les pales directrices ( 19) sur la face frontale inférieure du corps intérieur ( 11) étant inclinées dans le sens de ro- tation du tambour ( 2), et les pales directrices ( 20) sur la face fron- tale supérieure du corps extérieur ( 12) étant inclinées à l'opposé du sens de rotation du tambour ( 2). 2 Centrifugeur de décantation selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'une chemise chauffante (H) est fixée autour du carter ( 1) afin d'améliorer l'effet de séchage. 3 Centrifugeur de décantation selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'afin de séparer des suspensions dans lesquelles les cristaux sont plus légers que le filtrat, les cristaux sont retenus par un tissu filtrant (F), et le filtrat est évacué par l'intermédiaire d'une chambre séparée (FK) et d'un tuyau d'évacuation (S). 4 Centrifugeur de décantation selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'afin d'améliorer le séchage des cristaux séparés, la chambre de séparation du centrifugeur de décantation est reliée à un condenseur/système de pompe à vide.