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Procédé et appareil pour régénérer les huiles lubrifiantes
Cette invention a trait d'une façon générale à la régénération ou rectification des huiles lubrifiantes usagées et elle a plus particulièrement pour objet un procédé et un appareil permettant cette régénération et utilisant une chaudière de distillation tournante pour chauffer l'huile à une température suffisante etmaintenir une pression suffisamment élevée pour empêcher la vapo- risation des constituants au-dessous de la base lubri- fiante, mais pour assurer la vaporisation des constituants plus légers ainsi que de l'eau ou humidité qui est
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habituellement émulsionnée avec l'huile lubrifiante usagée.
On sait que l'huile lubrifiante, après qu'elle a été utilisée un certain temps, par exemple dans un moteur à combustion interne, est rendue inutilisable pour la lubri.- fica tion, non pasen raison de la destruction de ses pro- priétés lubrifiantes, mais pour cette simple raison qu'une telle quantité de matière étrangère s'y est accumulée et que de lteau et de l'essence ou d'autres constituants lé- gers du pétrole se sont mélangés avec elle au cours de son utilisation dans une mesure telle que continuer à utiliser cotte huile lubrifiante est plus nuisible qu'utile pour les pièces en mouvement du moteur.
On a déjà cherché un procédé et un appareil appropriés à la rectification et à la régénération des huiles lubrifiantes usagées, mais les huiles récupérées ou rectifiées par les procédés de ce genre connus jusqu'à présent n'ont pas toujours reçu la faveur du public, principalement pour la raison que leur couleur n'est pas attrayante, mais est si fonoée comparativement à celle de l'huile lubrifiante originelle qu'elle fait une impression défavorable sur le profane.
De plus, on a éprouvé des difficultés pour éliminer les constituants légers de même que l'humidité de ces huiles lubrifiantes usagées.
Dans les procédés qui ont été utilisés jusqu'à présent pour rectifier, raffiner ou récupérer les huiles dans lesquelles une quantité importante d'eau ou humidité est entraînée, il était nécessaire d'expulser l'humidité entraînée de la masse d'huile d'une façon extrêmement lente afin d'empêcher ce qu'on appelle le vomissement, qui est l'entraînement mécanique de l'huile par les vapeurs.
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Conformément aux procédés antérieurs, lorsque l'huile est rapidement chauffée pour expulser l'humidité., la vapori- sation de l'humidité entraînée dans l'huile crée dans .celle-oi une telle effervescence qu'une quantité importante de l'huile est en fait entraînée par les vapeurs. Mais, si le chauffage est opéré lentement et si l'humidité est dégagée lentement de la masse d'huile, cette expulsion désavantageuse d'huile par les vapeurs est habituellement évitée.
La présente invention porte précisément sur un procédé et un appareil par lesquels une masse d'huile peut être rapidement chauffée et l'humidité qui y est entraînée peut être rapidement expulsée sans perte d'une partie no- table de l'huile pendant la vaporisation de l'humidité.
L'invention se propose en conséquence de fournir à l'industrie un procédé de rectification et de récupération ou régénération des huiles usagées exempt des caractéris- tiques nuisibles des procédés connus. Elle a notamment pour but d'exécuter, dans un procédé de ce genre, la dis- tillation à une haute température, mais sous une pression suffisante pour empêcher le cracking des constituants à bas point d'ébullition. De plus, l'huile rectifiée récupé- rée a une couleur naturelle., Elle est chauffée à une température relativement élevée en un temps relativement court.
L'invention porte aussi sur une chaudière de dis- tillation tournante particulièrement appropriée à la rec- tification ou récupération des huiles lubrifiantes usagées et sur un dispositif commandé automatiquement pour dégager périodiquement des vapeurs d'une chaudière de distillation tournante.
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Diverses autres caractéristiques de l'invention res- sortirent de la description détaillée qui suit et des dessins annexés, dans lesquels :
La fig. 1 est une vue quelque peu schématique illus- trant la nouvelle chaudière de distillation rotative cons- truite conformément à cette invention,,
La fige 2 est une vue de détail d'un dispositif conve- nable pour commander la chaudière de distillation de la fige 1.
La fig. 3 est une vue de détail d'une came destinée à coopérer avec la soupape de dégagement montée sur la chau- dière,
L'huile lubrifiante usagée qui doit être rectifiée ou récupérée par le présent procédé est tout d'abord soumise à un traitement à l'acide afin de "casser" l'état émulsionné de cette huile usagée et de précipiter la matière étran- gère entraînée par elle.
Après ce traitement à l'acide, on laisse l'huile traitée reposer pendant un temps suffisant pour permettre au précipitant de se déposer sous la forme d'une boue, Après élimination de cette boue, la masse d'huile est ensuite de préférence neutralisée à l'aide d'une substance basique convenable quelconque (telle par exemple que de la chaux) et une certaine quantité de terre à foulon est ajoutée, puis le mélange est agité jusqu'à ce que la terre à foulon et la chaux soient distribuées de façon sensiblement uniforme dans toute la masse d'huile.
Ce mélange est ensuite introduit, de préférence, dans une chaudière de distillation convenable, telle par exem- ple que la chaudière de distillation tournante perfection- née plus complètement décrite dans ce qui suit, et il est
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chauffé à une température suffisante et sous une pression réglée de façon que les vapeurs d'eau soient tout d'abord chassées, après quoi on peut élever la température suffi- samment et régler la pression de façon que les produits volatils les plus légers qui ont été mélangés avec l'huile lubrifiante soient successivement chassés. Si on désire produire une huile lourde, la température peut être suffi- samment élevée pour recueillir une fraction de lubrifiant léger.
Selon l'invention, après avoir vaporisé autant de constituants qu'on le désire, l'huile non vaporisée qui reste avec le mélange de terre à foulon est ensuite re- froidie et filtrée pour retirer la terre à foulon et les produits chimiques de l'huile. On constate que, par ce procédé, l'huila lubrifiante rectifiée ainsi récupérée a une couleur naturelle et possède d'autres propriétés lu- brifiantes de la même nature que celles qu'avait l'huila lubrifiante originelle ou de premier jet.
Selon le dessin, notamment la fig. 1, l'huile lu- brifiante usagée devant être traitée peut être placée dans un réservoir 1, affectant de préférence la forme d'une trémie munie d'un robinet 2 à son extrémité inférieure.
Une certaine quantité diacide sulfurique est ensuite ajou- tée à l'huile se trouvant dans le réservoir 1 ; la quan- tité diacide est réglée selon la nature de l'huile et selon la quantité d'impuretés entraînées dans cette huile. Dans des conditions ordinaires, un conducteur peut aisément prédéterminer par une observation méticuleuse et après quelques essais la quantité diacide qui est néces:. saire pour traiter une huile particulière simplement par le 'toucher de l'huile.
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Un compresseur d'air 3 est prévu et muni d'un réser- voir 4 relié par un tuyau 5 au réservoir 1. Le tuyau 5 descend dans le réservoir 1 jusqu'en un point très pro- che du fond de ce réservoir. Âpres que l'acide sulfurique a été ajouté à l'huile dans le réservoir 1, on peut ouvrir un robinet 6 pour permettre l'échappement d'air comprimé du réservoir 4 par le tuyau 5 au réservoir 1.
L'air comprimé qui s'échappe du tuyau 5 dans le réservoir 1 agite le mélange d'huile usagée et d'acide sulfurique de sorte que l'acide est distribué uniformément dans toute l'huile, ce qui lui permet de réagir avec les impuretés présentes et de la précipiter, Après que l'huile et l'acide ont été suffisamment agités, le robinet 6 est fermé pour couper la distribution d'air comprimé par le tuyau 5 puis on laisse le mélange contenu dans le réservoir 1 reposer pendant un temps suffisant pour permettre au précipitant de se séparer en se déposant sous la forme d'une boue dans le fond du réservoir. Après que le préci- pitant s'est séparé en se déposant, on peut ouvrir le robinet 2 pour permettre l'échappement de la boue du fond du réservoir 1.
Tout récipient convenable, tel que 7 peut être disposé sous le robinet 2 pour recevoir la boue. Le conducteur de l'installation peut facilement se rendre compta quand toute la boue a été retirée, parce que la différence d'aspect entre la boue et l'huile trai- tée apparaît même à quelqu'un qui n'est pas du métier.
Après que la boue a été retirée, on ferme le robinet 2, de sorte que l'huile restant dans le réservoir 1 est pra- tiquement débarrassée de toutes ses impuretés solides et que l'émulsion est pratiquement cassée.
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On ajoute à l'huile contenue dans le réservoir 1 une certaine quantité de chaux ou de toute autre substance basique, puis on y additionne de préférence en même temps une certaine quantité de terre à foulon. On peut alors rouvrir le robinet 6 pour faire arriver de l'air comprimé dans le réservoir 1 et agiter complètement le mélange qu'il contient pour distribuer la terre à foulon et la chaux dans toute la masse de l'huile, !près que le mélange d'huile, de terre à foulon et de chaux a été suffisamment agité, ce mélange est prêt à être chauffé dans la nouvelle chaudière de distillation construite selon l'invention pour retirer les fractions non appropriées à la lubrifi- cation.
La chaudière de distillation en question est de pré- férence au type tournant et dans l'exemple de réalisation illustré sur le dessin elle est constituée par un tambour 8 monté sur un axe 9. Des paliers convenables 10 sont prévus aux extrémités opposées de l'axe 9 et sont supportées par un bâti convenable constitué par exemple par les montants 11.
Les montants 11 sont reliés à leurs extrémités supé- rieures par une série de pièces horizontales 12. Une chambre à feu 13 comportant une cheminée 14 entoure le tambour 8 et est supportée à une extrémité par une cour- roie ou ceinture 15 descendant des pièces horizontales 12 ; bien entendu, on prévoit de préférence deux ceintures 15 à raison dune de chaque coté de la chambre 13. Dans le mode de réalisation représenté, une plaque ou poutre convenable 16 s'étend de préférence en travers du fond de la chambre 13 et est reliée à l'une de ses extrémités
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aux montants 11 et à son autre extrémité aux ceintures ou courroies 15,de sorte que la chambre 13 est supportée par le bâti sur lequel le tambour 8 est monté à rotation.
La. chambre 13 est, de préférence, munie d'un couvercle en matière isolante 17 et peut renfermer un dispositif de chauffage convenable, tel par exemple qu'un brûleur à huile 18 de préférence disposé directement sous le tam- bour 8 de façon à le chauffer. On voit par la construction qui vient d'être décrite que l'huile combustible distri'- buée au br@uleur 18 est brûlée pour chauffer le tambour 8 et l'huile qu'il contient, les gaz de combustion pouvant s'échapper de la chambre 18 par la cheminée 14.
Comme indique ci dessus, le tambour 8 est monté à rotation par rapport au bâti qui le supporte et à la cham- bre 13 et, selon l'invention, le tambour est de préférence mis en rotation pendant l'application de chaleur à ce tambour. On dispose de préférence à l'intérieur du tambour une série de fers corniers axiaux 19 dont les ailes s'étendent radialement à l'intérieur du tambour. Il est évident que ces fers corniers brassent et agitent le mélan. ge se trouvant à l'intérieur du tambour pendant la rotation de celui-ci.
En outre, les ailes des fers corniers 19 remplissent la fonction supplémentaire consistant à con- duire de la chaleur de la surface du tambour vers l'inté.. rieur de celui-ci dans la masse du mélange contenu dans ce tambour.
Dans le modede réalisation représenté, l'axe 9 est de préférence creux à l'une de ses extrémités ; il possède ainsi un alésage central 21 sur une courte dis-
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à l'extérieur du tambour 8. Un conduit convenable 22 communique avec l'alésage 21 près de son extrémité inté- rieure ; à son autre extrémité ce conduit 22 est relié à la boîte, d'une soupape 23 plus complètement décrite dans ce qui suit.
A son extrémité extérieure, l'axe 9 aboutit à un condenseur 24, qui peut être de tout type convenable connu dans la technique. L'alésage central 21 de cet axe 9 est relié au serpentin usuel de ce condenseur 24, ce qui fait que les vapeurs dégagées du tambour 8 par la soupape 23 peuvent être conduites par le conduit 22 et l'alésage 21 au condenseur 24.
Le tambour 8 est également muni d'un robinet 25, qui est de préférence disposé pour être relié (lorsqu'il est dans la position représentée dans la fig. 1) au conduit 26 menant à une chambre de refroidissement 27 de tout type convenable. Le robinet 25 est étudiée de préférence, de façon qu'il puisse être relié avec un conduit 28 arrivant du réservoir 1 lorsqu'il est dans sa position supérieure, c'est-à-dire déplacé de 1800 par rapport à la position représentée dans la fig. 1. Les conduits 26 et 28 sont;, de préférence, munis respectivement de raccords 29 et 30 pour les relier au robinet 25 lorsqu'il est convenablement placé.
Le tambour 8 peut aussi être muni d'un manomètre 81 de tout type convenable, ainsi que d'un pyromètre 32 indi- quant la température du mélange renfermé dansle tambour.
La soupape 23 est agencée pour évacuer périodiquement les vapeurs qui sont chassées du mélange se trouvant dans le tambour 8 pendant le chauffage de celui-ci,, Dans le
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mode de réalisation représenté, elle comporte un clapet ou corps de soupape 33 muni d'une tige 34. Un ressort 35 est prévu pour pousser le clapet 33 contre son siège, dans la position de fermeture de la soupape, et la tige 34 est munie à son extrémité extérieure d'une tête 36 destinée à venir en prise avec une rampe ou came 37 pendant la rotation du tambour 8.
La rampe 37 est, de préférence, formée ou disposée sur le bâti supportant le tambour et est placée de façon que la tête 36 de la tige de soupape soit déplacée contre elle pour ouvrir cette soupape afin de permettre le dégagement des vapeurs contenues dans le tambour 8 pendant le temps où la tête 36 est en contact avec cette rampe 37.
Etant donné que bien souvent, notamment pendant le chauffage préliminaire du mélange contenu dans le tambour 8, il n'est pas désirable d'ouvrir périodiquement la soupape 33,mais de permettre à la pression de s'élever à l'inté- rieur du tambour pendant le chauffage et la détente du mélange qui s'y trouve, il est préférable de munir la rampe ou came 37 d'un dispositif permettant de l'effacer c'est à-dire de l'écarter de sa position pour laquelle elle est en prise avec la tête 36 de la, tige de la soupape 23.
La figure 3 représente en détail un mode de réalisa- tion d'une came ou rampe de ce genre ; un support conve- nable, tel qu'une plaque 28, peut être convenablement monté sur le bâti supportant le tambour 8 et la chambre 13, et être ainsi maintenu en position fixe par rapport aux pièces mobiles. Une lame d'acier élastique 39, qui constitue en fait la rampe ou came du dispositif est fixée à l'une de ses extrémités par tout organe convenable,
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tel que= rivet 40, sur la plaque 38. A son extrémité opposée, la me 39 peut être fendue ou recevoir un rivet ou un piton 41 sur lequel elle peut coulisser,, Entre les rivets 40 et 41, la plaque 38 présente une partie taraudée 42 agencée pour recevoir une vis 43.
Comme le montre clai- rement la figo 3, l'extrémité 44 de la vis 43 est disposée de façon à attaquer la lame 39 et à la repousser ainsi vers l'extérieur à une distance suffisante de la plaque 38 pour amener cette lame 39 dans le trajet de la tête 36 de la soupape 23 pendant le mouvement du tambour. On voit ainsi que lorsqu'on fait tourner la vis 43 de façon à déplacer son extrémité 44 vers la droite (selon la fig. 3) la lame 39 se contracte autrement dit se redresse pour prendre une position sensiblement parallèle à la plaque 38.
Geoi amène sa surface formant rampe ou came à une position telle qu'elle n'est pas attaquée par la tête 36 pendant le mouvement du tambour 8.
La figure 2 représente un mécanisme d'entraînement convenable pour le tambour tournant 8. Dans le mode de réalisation représenté, ce mécanisme d'entraînement est étudié pour faire osciller le tambour ou le déplacer al- ternativement en directions opposées suivant un angle lé- gèrement supérieur à une circonférence complète soit d'environ 370 . Ce mécanisme peut être entraîné par tout dispositif convenable, par exemple par un moteur électrique 45 sur l'extrémité de l'arbre duquel est montée une mani- velle 46.
Un segment 47 est monté sur un pivot 48 prévu sur le bâti comportant les montants 11 et présente sur sa périphérie des dents d'engrenage 49 disposées pour venir en prise avec les dents d'un pignon 50 calé sur l'axe 9
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du tambour 8. Une bielle 51 ou tout autre organe convena- ble est prévu pour relier le bras de manivelle 46 au secteur denté 47, ce qui fait que le secteur denté 47 est mis en oscillation autour de son pivot 48 à chaque tour du bras 46.
Dans le mode de réalisation représenté, les longueurs des bras de manivelle respectifs 46 et 47 sont, de préférence, proportionnées de façon qu'à chaque tour du bras 46 le secteur denté 47 soit déplacé dans cha- que direction sur une distance angulaire suffisante pour faire tourner le pignon 50 d'environ 370 dans chaque sens.
Dans la position représentée dans la fig. 2, le mécanisme occupe une position intermédiaire pour laquelle le tambour 8 occupe une position déplacée de 1800 à partir de celle représentée dans la fige 1. Avec un mécanisme tel que celui qui vient d'être décrit, il est évident qu'un mouve- ment oscillant est imprimé au tambour 8 à chaque tour du bras 46 suivant un angle légèrement supérieur à une oircon- férence complète et d'environ 370 , ce qui fait que la tête 36 de la soupape 23 est amenée dans une position où elle est adjacente à la came 37 à la fin de son mouvement dans chaque sens, c'est-à-dire deux fois à chaque tour du bras 46, Il est évident que lorsque la soupape 23 se trouve dans la position représentée dans la fig.
1, les dents 49 du secteur 47 voisines d'une extrémité ou de l'autre de ce secteur sont en prise avec les dents du pignon 50. En outre, avec une disposition de cette nature, il est évident que la soupape 23 est maintenue dans sa position d'ouverture pendant un lape de temps sensiblement double de celui durant lequel la came 37 la maintiendrait ouverte si le tambour 8 était mis en rotation dans un seul
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sens. D'ailleurs, bien que le mécanisme illustré par le dessin soit préférable dans certaines conditions de fonc- tionnement, il est bien évident que tout mécanisme de com- mande convenable servant à faire osciller le tambour ou à le faire tourner dans un seul sens peut être utilisé à la place de celui représenté.
Toutefois, avec le mécanisme représenté, le brassage ou l'agitation du mélange contenu dans le tambour est plus complet dans la plupart des cas que lorsqu'on fait tourner le tambour dans un seul sens
La chambre de réfrigération 27 peut être de tout type convenable pour abaisser sensiblement la température du mélange d'huile et de terre à foulon qui est retiré du tambour 8 après que les constituants désirés ont été vapo- risés. Un conduit 52 est prévu pour amener le mélange re- froidi de la chambre 27 à une pompe convenable 58. Cette pompe refoule le mélange par un conduit 54 à un filtre- presse 55.
Ce dernier peut être de tout type bien connu dans la partie ; ce peut être par exemple le "filtre à sacs" dans lequel une série de sacs (cinq dans le cas présent) est suspendue dans la chambre et le mélange est refoulé à travers les sacs sous la force exercée par la pompe 58 ; il est évident que la terre à foulon et les produits ohi'-' miques restent à l'extérieur des sacs,, tandis que l'huile est refoulée à travers la couche de terre à foulon se trou. vant sur l'extérieur des sacs et dans les sorties 56 pré- vues pour les sacs respectifs, en atteignant éventuellement un conduit 57. Ce dernier mène le lubrifia-nt rectifié récupéré à n'importe quel récipient d'emmagasinage appro. prié (non représenté).
Dans le fonotionnement de l'appareil qui vient d'être
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décrit, on fait passer l'huile lubrifiante usagée dans le tambour 8 après l'avoir traitée à l'acide et neutralisée et aprèsavoir mélangé à elle une certains quantité de terre à, foulon. Lorsqu'on désire remplir le tambour F. on peut l'amener dans la position représentée dans la fig.
2, pour laquelle le robinet 25 occupe sa position supérieure, près du raccord 30 prévu sur le conduit 28. Ce raccord 80 est ensuite relié au raccord fileté ou taraudé du robinet 25, puis on ouvre un robinet 58 prévu sur le con- duit 28 pour permettre à l'huile venant du réservoir 1 de couler dans letambour 8. Lorsqu'on a laissé couler une quantité suffisante de lubrifiant dans le tambour 8, on referme le robinet 58, on défait le raccord 30 et on ferme le robinet 25 pour empêcher l'huile de s'échapper du tambour 8. On peut ensuite allumer le brûleur 18 et faire commencer le mouvement du tambour 8. Il est évident que pendant le temps où l'huile se trouvant dans le tambour 8 est chauffée, un mouvement oscillant est continuellement imprimé à ce tambour.
Gomme il est désirable de permettre à la pression régnant dans le tambour de s'élever, on dévis- se la vis 43 pour laisser revenir la lame de ressort 39 à une position pour laquelle elle ne peut pas ouvrir la soupape 33 pendant le mouvement du tambour.
La température de l'huile se trouvant dans le tambour est ensuite élevée suffisamment pour vaporiser l'eau ou humidité qui a été rdsorbée par la terre à foulon, car lorsque cette dernière est initialement mélangée avec l'huile contenu: dans'le réservoir 1, elle adsorbe facile- ment l'eau ou humidité entraînée avec cette huile, mais lorsque le mélange d'huile et de terre à foulon est
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suffisamment chauffé dans le tambour 8, l'eau ou humidité est vaporisée et s'élève à la partie supérieure du tambour.
Dans les conditions ordinaires, il est désirable d'élever la température à environ 177 C, point auquel il se produit une pression d'approximativement 8,kg3 au cm2 dans le tambour avant que la soupape 23 soit ouverte pour la première fois pour permettre l'échappement de la vapeur d'eau. Il est important, à cette phase de l'opération, que la tempéra- ture suffisante pour vaporiser l'humidité soit maintenue pendant un temps suffisant pour vaporiser toute l'humidité ou eau entraînée dans la masse d'huile avant de laisser sortir des vapeurs quelconques.
Selon l'invention, le chauf- fage de l'huile est effectué rapidement de façon que la vaporisation de l'eau ou humidité entraînée dans cette huile ait lieu avec une grande rapidité, mais toutes les vapeurs sont emprisonnées dans le tambour 9 jusqu'à, ce que la vaporisation soit terminée et que l'équilibre ait cessé.
On sait que lorsqu'on permet à de 1 eau ou humi- dite entraînée dans une masse dhuile de se vaporiser rapidement, une quantité notable de l'huile est entraînée par les vapeurs, mais les vapeurs sont ici recueillies au- dessus de la surface de l'huile jusqu'à ce que la vapo- risation de l'eau ou humidité qu'elle contient ait été terminée, de manière que l'huile qui est entraînée par les vapeurs puisse retomber dans la rriasse de l'huile, tandis que les vapeurs sont recueillies au-dessus de sa surface et dans le tambour 8.
Selon cette invention, aucune quantité de vapeur n'est laissée partir jusqu'après que toute l'humidité ou eau a été vaporisée, de manière qu'aucune partie de l'huile lourde ne soit évacuée mécani
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quêtent du tambour avec les vapeurs.
En conséquence, lorsqu'on a atteint la température et la pression désirées à laquelle l'eau ou humidité est entièrement vaporisée et se trouve au-dessus de la surface de l'huile sous forme de vapeur d'eau, on peut visser la vis 43 pour ramener la lame de ressort 39 à la position voulue pour qu'elle vienne en prise avec la tête 86, après quoi, au cours du mouvement du tambour 8, lorsque la tête 36 vient en prise avec la rampe ou came 37, la soupape 33 est refoulée vers l'intérieur malgré l'action du ressort 35 pour per- mettre périodiquement le dégagement de la vapeur d'eau contenue dans la partie supérieure du tambour. Cette vapeur d'eau s'échappe par la soupape 23, le conduit 22 et l'alésage 21 dans le condenseur 24, d'où elle peut être retirée et utilisée.
Après que cette opération préliminaire est terminée, la tempe rature du mélange se trouvant dans le tambour peut être élevée à un degré suffisant pour chasser les constituants volatils plus légers, comme par exemple les huiles légères qui sont mélangées à l'huile lubrifiante.
Dans des conditions ordinaires, il est préférable d'élever la température du mélange à environ 28800, point auquel la pression est approximativement de 4,kg2 au cm2 avant d'actionner la vis 43 pour permettre le dégagement pério- dique de ces vapeurs. Lorsque la température et la pression désirées ont été atteintes, la rampe ou came 37 est amenée en position de travail, de sorte que les vapeurs sont dégagées à la fin de chaque oscillation et qu'on les laisse s'échapper dans le condenseur 24, duquel elles peuvent être recueillies et utilisées de toute manière désirée.
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Il est souvent préférable de continuer le fraction- nement jusqu'à ce qu'au moins une fraction d'huile lubri fiante soit prélevée. Dans ce cas, après que les parties volatiles très légères ont été retirées, la rampe ou came 37 reprend sa position inactive, puis on élève la tempé rature dans le tambour 8 dans une mesure telle qu'un cons- tituant lubrifiant léger soit vaporisé. La température nécessaire à cette vaporisation est généralement comprise entre 370 et 400 C. Lorsqu'elle est atteinte, elle est indiquée par le pyromètre 32, de sorte qu'un ouvrier peut alors amener la rampe ou came 37 à sa position de travail pour permettre l'échappement périodique des vapeurs pré- sentes dans la chaudière de distillation.
A titre de pré- caution, il est habituellement désirable de prélever une fraction dhuile lubrifiante afin d'assurer l'élimination de toutes les vapeurs de constituants légers.
Selon ce procédé et en faisant appel à la chaudière de distillation tournante ici décrite, il est possible d'élever la température du mélange renfermé dans la chau- dière de la température ambiante jusqu'aux environs de 400 0 en un temps assez court, par exemple en 85 à 40 minutes. La présence de la terre à foulon et son brassage ou agitation contribuent vraisemblablement dans une mesure considérable à assurer la rapidité de ce chauffage. Il est évident, en effet, que la terre à foulon agit comme un conducteur grâce auquel la chaleur venant des parois du tambour est facilement conduite à l'intérieur de la masse d'huile contenue dansle tambour.
Etant donné que, pendant le mouvement du *tambour-, les fers corniers 19 continuent à brasser, agiter et battre le mélange se trouvant dans ce @
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tambour, la chaleur est rapidement distribuée dans toute la masse du mélange, ce qui rend possible une rapide élé-
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Après que le nombre désiré de constituants a été vaporisé et évacué par la soupape 23, on arrête le tam- bour dans la position représentée dans la fig. 1, pour laquelle le robinet 25 est à l'alignement du raccord 29 du conduit 26.
On relie alors le raccord 29 et le robinet 25, de sorte au' on peut ouvrir ce robinet pour laisser couler et conduire dans la chaire de réfrigération 27 le mélange renfermé dans le tambour, qui comprend les constituants à point d'ébullition inférieur à la base lubrifiante et la terre à foulon. Cette chambre 27 est, de préférence, de grandeur voulue pour que le mélange venant du tambour 8 soit facilement refroidi jusqu'à 115 0. approximative- ment en la traversant. De cette chambre 27, le mélange passe par le conduit 52 à la pompe 53. Celle-ci refoule le mélange par le conduit 54 au filtre-presse 55, qui est du type à sacs usuel, comme indiqué ci-dessus.
La pression engendrée par la pompe 53 s'élève sur l'huile contenue dans la chambre du filtre-presse 55 et refoule cette huile à travers les sacs filtrants, en en extrayant et séparant la terre à foulon et les produits chimiques qu'elle conte- nait antérieurement. L'huile rectifiée ou épurée qui est récupérée et qui présente alors une couleur naturelle est ensuite évacuée par le conduit 57. On peut en disposer commeon le désire.
On peut après cela recommencer une nouvelle série d'opérations après avoir fait arriver une nouvelle quantité d'huile traitée à l'acide et neutralisée du réservoir 1 @
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dans le tambour 8.
Ce procédé et cet appareil sont susceptibles de recevoir diverses variantes la description détaillée qui précède et le dessin n'étant qu'un exemple de réalisation.
De même, les diverses caractéristiques englobées dans l'invention peuvent être utilisées individuellement ou selon diverses combinaisons.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de régénération d'huile lubrifiante usagée consistant à traiter l'huile à l'acide sulfurique ou autre acide, à retirer la boue déposée, à neutraliser l'acidité de l'huile restante, à mélanger l'huile de la terre à foulon et à distiller le mélange.
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Method and apparatus for regenerating lubricating oils
This invention relates generally to the regeneration or rectification of used lubricating oils and it more particularly relates to a method and an apparatus for this regeneration and using a rotary still boiler to heat the oil to a sufficient temperature and maintain a pressure high enough to prevent vaporization of the components below the lubricating base, but to vaporize the lighter components as well as water or moisture which is
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usually emulsified with used lubricating oil.
It is known that lubricating oil, after it has been used for a certain time, for example in an internal combustion engine, is rendered unusable for lubrication, not because of the destruction of its properties. lubricants, but for this simple reason that so much foreign matter has accumulated in it and water and gasoline or other light petroleum constituents have mixed with it during its use in a measure such as continuing to use this lubricating oil is more harmful than helpful to the moving parts of the engine.
A suitable method and apparatus for the rectification and regeneration of used lubricating oils has already been sought, but the oils recovered or rectified by methods of this kind known hitherto have not always received the favor of the public, mainly for the reason that their color is not attractive, but is so dark compared to that of the original lubricating oil that it makes an unfavorable impression on the layman.
In addition, difficulties have been experienced in removing light constituents as well as moisture from these used lubricating oils.
In the processes which have heretofore been used to rectify, refine or recover oils in which a significant amount of water or moisture is entrained, it was necessary to expel the entrained moisture from the mass of oil. an extremely slow way to prevent what is called vomiting, which is the mechanical entrainment of oil by the vapors.
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In accordance with prior methods, when the oil is rapidly heated to expel moisture, the vaporization of the moisture entrained in the oil creates such effervescence therein that a substantial amount of the oil. is actually entrained by vapors. But, if the heating is operated slowly and the moisture is slowly released from the oil mass, this disadvantageous oil expulsion by the vapors is usually avoided.
The present invention relates specifically to a method and apparatus by which a mass of oil can be rapidly heated and moisture entrained therein can be rapidly expelled without loss of a significant part of the oil during vaporization. moisture.
The invention therefore proposes to provide industry with a process for rectifying and recovering or regenerating waste oils free from the deleterious characteristics of known processes. Its object in particular is to carry out, in a process of this type, the distillation at a high temperature, but under a pressure sufficient to prevent the cracking of the constituents at low boiling point. In addition, the recovered rectified oil has a natural color. It is heated to a relatively high temperature in a relatively short time.
The invention also relates to a rotary distillation boiler particularly suitable for the rectification or recovery of used lubricating oils and to an automatically controlled device for periodically releasing vapors from a rotary distillation boiler.
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Various other characteristics of the invention will emerge from the detailed description which follows and from the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a somewhat schematic view illustrating the novel rotary still boiler constructed in accordance with this invention,
Fig 2 is a detail view of a suitable device for controlling the still 1 distillation boiler.
Fig. 3 is a detail view of a cam intended to cooperate with the release valve mounted on the boiler,
The used lubricating oil which is to be rectified or recovered by the present process is first subjected to an acid treatment in order to "break up" the emulsified state of this used oil and to precipitate the entrained foreign matter. by she.
After this acid treatment, the treated oil is left to stand for a sufficient time to allow the precipitant to settle in the form of a sludge. After removing this sludge, the mass of oil is then preferably neutralized. using any suitable basic substance (such as lime, for example) and a quantity of fuller's earth is added, then the mixture is stirred until fuller's earth and lime are distributed substantially uniformly throughout the mass of oil.
This mixture is then preferably introduced into a suitable still boiler, such as, for example, the improved rotary still boiler more fully described in the following, and it is
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heated to a sufficient temperature and under a pressure regulated so that the water vapors are first expelled, after which the temperature can be sufficiently raised and the pressure regulated so that the lighter volatile products which have been mixed with the lubricating oil are successively driven out. If it is desired to produce a heavy oil, the temperature can be high enough to collect a fraction of the light lubricant.
According to the invention, after having vaporized as many constituents as desired, the unvaporized oil which remains with the fuller's earth mixture is then cooled and filtered to remove fuller's earth and chemicals from the oil. 'oil. It is found that, by this process, the rectified lubricating oil thus recovered has a natural color and possesses other lubricating properties of the same nature as those which had the original lubricating oil or of the first draft.
According to the drawing, in particular FIG. 1, the used lubricating oil to be treated can be placed in a reservoir 1, preferably taking the form of a hopper provided with a valve 2 at its lower end.
A certain quantity of sulfuric acid is then added to the oil in tank 1; the amount of diacid is adjusted according to the nature of the oil and according to the amount of impurities entrained in this oil. Under ordinary conditions, a driver can easily predetermine by careful observation and after a few tries the amount of diacid which is required. necessary to treat a particular oil simply by the touch of the oil.
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An air compressor 3 is provided and provided with a reservoir 4 connected by a pipe 5 to the reservoir 1. The pipe 5 descends into the reservoir 1 to a point very close to the bottom of this reservoir. After sulfuric acid has been added to the oil in tank 1, a valve 6 can be opened to allow compressed air to escape from tank 4 through pipe 5 to tank 1.
The compressed air which escapes from pipe 5 into tank 1 agitates the mixture of used oil and sulfuric acid so that the acid is distributed evenly throughout the oil, allowing it to react with the impurities present and precipitate it, After the oil and acid have been sufficiently stirred, the tap 6 is closed to cut off the compressed air supply through the pipe 5 then the mixture contained in the tank 1 is left to stand for sufficient time to allow the precipitant to separate and settle as a slurry at the bottom of the tank. After the precipitant has separated and settled, valve 2 can be opened to allow the sludge to escape from the bottom of tank 1.
Any suitable container, such as 7 can be placed under the tap 2 to receive the sludge. The plant operator can easily see when all the mud has been removed, because the difference in appearance between the mud and the treated oil is apparent even to someone who is not skilled in the art.
After the sludge has been removed, the valve 2 is closed, so that the oil remaining in the tank 1 is practically free of all its solid impurities and the emulsion is practically broken.
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A certain amount of lime or any other basic substance is added to the oil contained in the tank 1, then a certain amount of fuller's earth is preferably added to it at the same time. We can then reopen the tap 6 to bring compressed air into the tank 1 and completely agitate the mixture it contains to distribute the fuller's earth and lime throughout the mass of the oil,! mixture of oil, fuller's earth and lime has been sufficiently stirred, this mixture is ready to be heated in the new distillation boiler constructed according to the invention to remove the fractions not suitable for lubrication.
The distillation boiler in question is preferably of the rotating type and in the exemplary embodiment illustrated in the drawing it consists of a drum 8 mounted on a shaft 9. Suitable bearings 10 are provided at the opposite ends of the shaft. axis 9 and are supported by a suitable frame consisting for example of the uprights 11.
The uprights 11 are connected at their upper ends by a series of horizontal pieces 12. A fire chamber 13 having a chimney 14 surrounds the drum 8 and is supported at one end by a belt 15 descending from the horizontal pieces. 12; of course, two belts 15 are preferably provided at a rate of one on each side of the chamber 13. In the embodiment shown, a suitable plate or beam 16 preferably extends across the bottom of the chamber 13 and is connected at one of its ends
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to the uprights 11 and at its other end to the belts or belts 15, so that the chamber 13 is supported by the frame on which the drum 8 is rotatably mounted.
The chamber 13 is preferably provided with a cover of insulating material 17 and may contain a suitable heating device, such as for example an oil burner 18 preferably disposed directly under the drum 8 so as to heat it. It can be seen from the construction which has just been described that the fuel oil distributed to the burner 18 is burned to heat the drum 8 and the oil which it contains, the combustion gases being able to escape from it. bedroom 18 by the fireplace 14.
As indicated above, the drum 8 is rotatably mounted relative to the frame which supports it and to the chamber 13 and, according to the invention, the drum is preferably rotated during the application of heat to this drum. . A series of axial angle irons 19, the wings of which extend radially inside the drum, are preferably placed inside the drum. It is obvious that these angle irons stir and agitate the melan. ge located inside the drum during the rotation of the latter.
In addition, the flanges of the angle irons 19 perform the additional function of conducting heat from the surface of the drum to the interior thereof in the mass of the mixture contained in this drum.
In the embodiment shown, the pin 9 is preferably hollow at one of its ends; it thus has a central bore 21 over a short distance.
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outside of drum 8. A suitable conduit 22 communicates with bore 21 near its inner end; at its other end, this duct 22 is connected to the box, of a valve 23 more fully described in what follows.
At its outer end, pin 9 terminates in a condenser 24, which may be of any suitable type known in the art. The central bore 21 of this axis 9 is connected to the usual coil of this condenser 24, which means that the vapors given off from the drum 8 by the valve 23 can be conducted through the duct 22 and the bore 21 to the condenser 24.
The drum 8 is also provided with a tap 25, which is preferably arranged to be connected (when in the position shown in Fig. 1) to the duct 26 leading to a cooling chamber 27 of any suitable type. The valve 25 is preferably designed so that it can be connected with a pipe 28 arriving from the reservoir 1 when it is in its upper position, that is to say displaced by 1800 with respect to the position shown in fig. 1. The conduits 26 and 28 are;, preferably, provided respectively with fittings 29 and 30 to connect them to the valve 25 when it is suitably placed.
The drum 8 can also be provided with a manometer 81 of any suitable type, as well as with a pyrometer 32 indicating the temperature of the mixture contained in the drum.
The valve 23 is arranged to periodically discharge the vapors which are expelled from the mixture located in the drum 8 during the heating of the latter ,, In the
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embodiment shown, it comprises a valve or valve body 33 provided with a rod 34. A spring 35 is provided to push the valve 33 against its seat, in the closed position of the valve, and the rod 34 is provided at its outer end of a head 36 intended to engage with a ramp or cam 37 during the rotation of the drum 8.
The ramp 37 is preferably formed or disposed on the frame supporting the drum and is positioned so that the head 36 of the valve stem is moved against it to open this valve in order to allow the release of the vapors contained in the drum. 8 during the time when the head 36 is in contact with this ramp 37.
Since very often, especially during the preliminary heating of the mixture contained in the drum 8, it is not desirable to periodically open the valve 33, but to allow the pressure to rise inside the drum. drum during the heating and expansion of the mixture therein, it is preferable to provide the ramp or cam 37 with a device making it possible to erase it, that is to say to move it away from its position for which it engages the head 36 of the valve stem 23.
FIG. 3 shows in detail an embodiment of such a cam or ramp; a suitable support, such as a plate 28, can be suitably mounted on the frame supporting the drum 8 and the chamber 13, and thus be kept in a fixed position with respect to the moving parts. An elastic steel blade 39, which in fact constitutes the ramp or cam of the device is fixed at one of its ends by any suitable member,
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such as = rivet 40, on the plate 38. At its opposite end, the me 39 can be split or receive a rivet or a stud 41 on which it can slide ,, Between the rivets 40 and 41, the plate 38 has a part threaded 42 arranged to receive a screw 43.
As clearly shown in Fig. 3, the end 44 of the screw 43 is arranged so as to engage the blade 39 and thus push it outwards at a sufficient distance from the plate 38 to bring this blade 39 into. the path of the head 36 of the valve 23 during the movement of the drum. It can thus be seen that when the screw 43 is rotated so as to move its end 44 to the right (according to FIG. 3) the blade 39 contracts, in other words straightens up to take a position substantially parallel to the plate 38.
Geoi brings its ramp or cam surface to a position such that it is not attacked by the head 36 during the movement of the drum 8.
Fig. 2 shows a suitable drive mechanism for the rotating drum 8. In the embodiment shown, this drive mechanism is designed to oscillate the drum or move it alternately in opposite directions at a slightly angle. greater than a full circumference is approximately 370. This mechanism can be driven by any suitable device, for example by an electric motor 45 on the end of the shaft of which a crank 46 is mounted.
A segment 47 is mounted on a pivot 48 provided on the frame comprising the uprights 11 and has on its periphery gear teeth 49 arranged to engage with the teeth of a pinion 50 wedged on the axis 9
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of the drum 8. A connecting rod 51 or any other suitable member is provided to connect the crank arm 46 to the toothed sector 47, which causes the toothed sector 47 to be set in oscillation around its pivot 48 on each revolution of the arm. 46.
In the illustrated embodiment, the lengths of the respective crank arms 46 and 47 are preferably proportioned so that with each revolution of the arm 46 the toothed sector 47 is moved in each direction an angular distance sufficient to rotate pinion 50 approximately 370 in each direction.
In the position shown in fig. 2, the mechanism occupies an intermediate position for which the drum 8 occupies a position displaced by 1800 from that shown in fig 1. With a mechanism such as that which has just been described, it is obvious that a movement The oscillating element is imparted to the drum 8 with each revolution of the arm 46 at an angle slightly greater than a full reference and of about 370, so that the head 36 of the valve 23 is brought into a position where it is adjacent. to the cam 37 at the end of its movement in each direction, that is to say twice on each turn of the arm 46, it is obvious that when the valve 23 is in the position shown in FIG.
1, the teeth 49 of the sector 47 adjacent to one end or the other of this sector are in engagement with the teeth of the pinion 50. Furthermore, with an arrangement of this nature, it is evident that the valve 23 is maintained. in its open position for a lapse of time substantially double that during which the cam 37 would keep it open if the drum 8 were rotated in a single
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meaning. Moreover, although the mechanism illustrated by the drawing is preferable under certain operating conditions, it is obvious that any suitable control mechanism serving to oscillate the drum or to rotate it in one direction only can be used in place of the one shown.
However, with the mechanism shown, the stirring or agitation of the mixture contained in the drum is more complete in most cases than when the drum is rotated in one direction.
The refrigeration chamber 27 may be of any type suitable to substantially lower the temperature of the mixture of oil and fuller's earth which is withdrawn from drum 8 after the desired components have been vaporized. A conduit 52 is provided to supply the cooled mixture from chamber 27 to a suitable pump 58. This pump delivers the mixture through a conduit 54 to a filter press 55.
The latter can be of any type well known in the game; this may be for example the "bag filter" in which a series of bags (five in the present case) is suspended in the chamber and the mixture is discharged through the bags under the force exerted by the pump 58; it is evident that the fuller's earth and the ohi'-'mic products remain on the outside of the bags, while the oil is forced back through the fuller's earth layer. outwardly of the bags and into the outlets 56 provided for the respective bags, eventually reaching a conduit 57. The latter leads the recovered rectified lubricant to any appropriate storage container. prayed (not shown).
In the operation of the device which has just been
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described, the used lubricating oil is passed into the drum 8 after having treated it with acid and neutralized and after having mixed with it a certain quantity of fuller's earth. When it is desired to fill the drum F. it can be brought into the position shown in FIG.
2, for which the valve 25 occupies its upper position, near the connector 30 provided on the pipe 28. This connector 80 is then connected to the threaded or threaded connection of the valve 25, then a valve 58 provided on the pipe 28 is opened. to allow the oil coming from the reservoir 1 to flow into the drum 8. When a sufficient quantity of lubricant has been allowed to flow into the drum 8, the tap 58 is closed, the fitting 30 is undone and the tap 25 is closed to prevent the oil from escaping from the drum 8. We can then light the burner 18 and start the movement of the drum 8. It is obvious that during the time when the oil in the drum 8 is heated, a movement oscillating is continuously imprinted on this drum.
Since it is desirable to allow the pressure in the drum to rise, the screw 43 is unscrewed to allow the leaf spring 39 to return to a position where it cannot open the valve 33 during the movement of the valve. drum.
The temperature of the oil in the drum is then high enough to vaporize the water or moisture which has been absorbed by the fuller's earth, because when the latter is initially mixed with the oil contained: in the tank 1 , it readily adsorbs water or moisture entrained with that oil, but when the mixture of oil and fuller's earth is
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sufficiently heated in the drum 8, the water or moisture is vaporized and rises to the upper part of the drum.
Under ordinary conditions, it is desirable to raise the temperature to about 177 ° C, at which point a pressure of approximately 8.0 kg3 per cm2 occurs in the drum before valve 23 is opened for the first time to allow release. 'escape of water vapor. It is important, at this stage of the operation, that the temperature sufficient to vaporize the humidity is maintained for a sufficient time to vaporize all the humidity or water entrained in the mass of oil before allowing the vapors to escape. any.
According to the invention, the heating of the oil is carried out rapidly so that the vaporization of the water or moisture entrained in this oil takes place very rapidly, but all the vapors are trapped in the drum 9 until until the vaporization is complete and the equilibrium has ceased.
It is known that when water or moisture entrained in a mass of oil is allowed to vaporize rapidly, a substantial amount of the oil is carried away by the vapors, but the vapors here are collected above the surface. of the oil until the vaporization of the water or moisture it contains has been completed, so that the oil which is entrained by the vapors can fall back into the bulk of the oil, while that the vapors are collected above its surface and in the drum 8.
According to this invention, no amount of steam is allowed to escape until after all the moisture or water has been vaporized, so that no part of the heavy oil is mechanically discharged.
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beg for the drum with the vapors.
Accordingly, when the desired temperature and pressure has been reached at which the water or humidity is fully vaporized and is above the surface of the oil in the form of water vapor, the screw can be screwed in. 43 to return the leaf spring 39 to the desired position so that it engages the head 86, after which, during the movement of the drum 8, when the head 36 engages the ramp or cam 37, the valve 33 is forced inwards despite the action of spring 35 to periodically allow the release of the water vapor contained in the upper part of the drum. This water vapor escapes through valve 23, conduit 22 and bore 21 into condenser 24, from where it can be withdrawn and used.
After this preliminary operation is completed, the temperature of the mixture in the drum can be raised to a sufficient degree to drive off lighter volatile constituents, such as for example light oils which are mixed with the lubricating oil.
Under ordinary conditions, it is preferable to raise the temperature of the mixture to about 28,800, at which point the pressure is approximately 4. kg2 per cm2 before actuating screw 43 to allow periodical release of these vapors. When the desired temperature and pressure have been reached, the ramp or cam 37 is brought into the working position, so that the vapors are released at the end of each oscillation and that they are allowed to escape into the condenser 24, from which they can be collected and used in any way desired.
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It is often preferable to continue fractionation until at least a fraction of lubricating oil has been collected. In this case, after the very light volatile parts have been removed, the ramp or cam 37 returns to its inactive position, then the temperature in the drum 8 is raised to such an extent that a light lubricant component is vaporized. The temperature required for this vaporization is generally between 370 and 400 C. When it is reached, it is indicated by the pyrometer 32, so that a worker can then bring the ramp or cam 37 to its working position to allow the periodic exhaust of the vapors present in the distillation boiler.
As a precaution, it is usually desirable to take a lubricating oil fraction in order to ensure the removal of all the vapors of light components.
According to this process and using the rotary distillation boiler described here, it is possible to raise the temperature of the mixture contained in the boiler from ambient temperature to around 400 ° C. in a fairly short time, for example. example in 85 to 40 minutes. The presence of fuller's earth and its stirring or agitation probably contributes to a considerable extent in ensuring the rapidity of this heating. It is evident, in fact, that fuller's earth acts as a conductor thanks to which the heat coming from the walls of the drum is easily conducted inside the mass of oil contained in the drum.
Since, during the movement of the * drum-, the angle irons 19 continue to stir, agitate and beat the mixture in this @
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drum, the heat is quickly distributed throughout the mass of the mixture, which makes rapid heating possible.
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After the desired number of components has been vaporized and discharged through valve 23, the drum is stopped in the position shown in FIG. 1, for which the valve 25 is in alignment with the connector 29 of the duct 26.
The connection 29 and the tap 25 are then connected, so that this tap can be opened to allow the mixture contained in the drum, which comprises the constituents with a boiling point below the lubricating base and fuller's earth. This chamber 27 is preferably of such size that the mixture from drum 8 is easily cooled to approximately 115 ° C. as it passes through it. From this chamber 27, the mixture passes through line 52 to pump 53. The latter delivers the mixture through line 54 to filter press 55, which is of the usual bag type, as indicated above.
The pressure generated by the pump 53 rises on the oil contained in the chamber of the filter press 55 and forces this oil back through the filter bags, extracting and separating the fuller's earth and the chemicals it contains. - was born previously. The rectified or purified oil which is recovered and which then exhibits a natural color is then discharged through line 57. It can be disposed of as desired.
After that, a new series of operations can be started again after having brought in a new quantity of acid treated and neutralized oil from tank 1 @
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in the drum 8.
This method and this apparatus are capable of receiving various variants, the foregoing detailed description and the drawing being only an exemplary embodiment.
Likewise, the various features encompassed by the invention can be used individually or in various combinations.
CLAIMS
1.- Used lubricating oil regeneration process consisting of treating the oil with sulfuric acid or other acid, removing the deposited sludge, neutralizing the acidity of the remaining oil, mixing the oil from the fuller's earth and distilling the mixture.