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perfectionnements apportés aux séparateurs centrifuges .
La présente invention est relative aux séparateurs centrifuges, et plus particulièrement aux séparateurs centrifuges à grande vitesse, du genre compré- nant un bol pourvu d'ouvertures d'évacuation de boues péri- phériques, et commandées par des clapets .
L'inventeur a antérieurement proposé un 'sépa- rateur centrifuge du type ci-dessus mentionné, et dans lequel des moyens, sont prévus pour ouvrir de façon inter- mittente lesdites ouvertures périphériques d'évacuation de boues, afin de permettre la sortie des boues pendant le fonctionnement du séparateur. Ces boues sont généralement évacuées en même temps qu'une certaine quantité de liquide
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et généralement une quantité d'un volume égal à celui des boues, dans une machine d'un rendement efficace .
Dans beaucoup de cas, toutefois, ce liquide additionnel consti- tuait un inconvénient, attendu que le liquide lui-même peut être un composant précieux, comme par exemple de l'huile, ou attendu que dans d'autres cas, par exemple lorsqu'on traite des résidus, il est désirable d'évacuer les boues à une condition de siccité aussi complète que possible . Il est de plus évidemment sans intérêt de devoir reconduire le mélange de boues et de liquide dans le sépa- rateur, en vue d'une nouvelle séparation, attendu que les boues et le liquide en sortiront à nouveau dans les mêmes proportions .
Conformément à la présente invention, l'in- convénient ci-dessus est écarté du fait qu'on prévoit une vidange séparée du contenu liquide du séparateur chaque fois qu'on se propose d'évacuer les boues, après quoi celles- ci sont évacuées seules, à l'état pratiquement sec .
Ce résultat est atteint en prévoyant à l'intérieur du bol d'un séparateur centrifuge du genre ci-dessus mentionné une ou plusieurs ouvertures de vidange qui permettent l'évacuation du liquide situé plus près de l'axe que le niveau centrifuge des boues accumulées, au moment choisi pour l'évacuation.
Ces ouvertures peuvent être combinées à un ou plusieurs conduits de vidange qui s'étendent radialement vers l'intérieur, depuis la périphérie du corps du sépara- teur jusqu'au niveau centrifuge maximum admissible pour les boues qui s'accumulent .
Ce ou ces conduits de vidange peuvent être ouverts continuellement, ou bien peuvent être susceptibles
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d'être seulement ouverts de façon intermittente, au moyen d'un clapet coulissant ou autre dispositif analogue .
En vue de faire mieux comprendre l'invention , celle-ci sera décrite en se référant aux dessins annexés qui montrent schématiquement et à titre d'exemple seulement trois formes de réalisation de l'invention et d'un mécanisme permettant sa mise en pratique .
Dans ces dessins :
La fig. 1 est une vue en coupe verticale passant par la moitié d'une première forme de réalisation.
Les Fig. 2 et 3 sont des vues en coupe analogues, passant par deux autres formes de réalisation.
Les Fig. 4 et 5 représentent schématiquement des vues de profil d'un mécanisme à coupelle oscillante, montré à deux positions différentes .
La Fig. 6 est une vue de profil schématique d'un mécanisme de cames commandé par le mécanisme à coupelle oscillante, et
La Fig. 7 est une vue schématique de face des deux mécanismes faisant l'objet des Fig. 4 et 6.
Dans ces dessins, les mêmes organes sont désignés dans toutes les vues par les mêmes chiffres de référence .
Dans la Fig. l, on a désigné en 1 le bol du séparateur proprement dit, lequel est pourvu d'une plu- ralité d'ouvertures périphériques 2, d'évacuation de boues .
Le liquide qui doit être soumis à la séparation est intro- duit dans l'appareil par un conduit d'entrée 3, et s'écoule vers le bas dans un espace conique annulaire 4, pour par- venir jusque dans la zone de séparation proprement dite 5, dans laquelle sont disposées les plaques de séparation habi- tuelles coniques 6 . Le constituant le plus léger séparé
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sort en 7, alors que les boues s'accumulent en 8, en avant des ouvertures d'évacuation de boues 2. L'arbre d'entraîne- ment tournant sur lequel le séparateur est monté est désigné en 10.
Le bol 1 du séparateur est entouré par un corps cylindrique 11, dont la partie supérieure lla consti- tue une chambre cylindrique hydraulique 13, recevant un pis- ton 12 formé sur ou assujetti à la partie supérieure du bol 1. Le liquide de manoeuvre est admis dans la chambre cylindrique 13, soit par l'une, soit par l'autre des deux ouvertures 15 et 16, et l'on prévoit des perçages de vidange 17 et 18 destinés respectivement au liquide admis du côté supérieur ou du côté inférieur du piston 12. Ce liquide de manoeuvre est alternativement amené par les conduits 19 et 20, à partir d'un conduit 21 commandé par un robinet 22 manoeuvré à la main.
On prévoit dans le bol 1 un ou plusieurs conduits de vidange 25 qui aboutissent dans un espace an- nulaire 26 formé entre le bol 1 et le cylindre 11. Cet espa- ce annulaire 26 comporte une pluralité d'ouvertures d'éva- cuation 26a continuellement ouvertes, et par lesquelles la partie liquide du contenu du bol 1 peut sortir, pour aboutir à un collecteur fixe 40, depuis lequel il s'écoule jusqu'à un récipient approprié qui le recueille .
Chaque conduit de vidange comporte une tuyère 25a, vissée dans le bol du séparateur, et dont l'orifice est d'une dimension telle que normalement une fraction seulement du liquide qui arrive jusque dans le bol du séparateur peut s'échapper par lesdites tuyères . Le liquide qui s'échappe ne sera naturellement pas aussi pur que le liquide traité (lui sort en 7, et ce liquide sera donc de préférence reconduit au séparateur, après qu'il aura été recueilli.
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Les ouvertures d'évacuation de boues 2 sont normalement fermées par le cylindre 11, lequel toutefois comporte des ouvertures 2a, susceptibles, lorsqu'on provoque un déplacement relatif entre le cylindre 11 et le bol 1, de venir coïncider avec les ouvertures d'évacuation ,de boues respectives 2, permettant ainsi aux boues accumulées de parvenir dans le collecteur fixe 41, depuis lequel elles seront recueillies dans un récipient approprié .
L'appareil fonctionne de la manière suivante :
Le liquide à purifier.- pénétrant en 3, est séparé en des boues lourdes, et en un constituant liquide plus léger. Les boues sont collectées en 8, et attendu qu'elles s'accumulent, leur niveau centrifuge se déplace progressivement et radialement vers l'intérieur . Toutefois, une certaine quantité de liquide sort par les orifices 26a.
Lorsque le niveau centrifuge des boues dépasse celui de la tuyère 26a, le liquide qui sort par les orifices 26a se trouvera mélangé aux boues . Un opérateur qui observera le changement qui se manifeste dans l'aspect du liquide arrêtera alors tout d'abord l'alimentation en liquide à purifier, qui pénètre en 3, et après avoir attendu jusqu'à ce que le contenu liquide du séparateur ait été évacué par les conduits de sortie 25 et les orifices 26a, agira sur le robinet 22 pour faire arriver du liquide de manoeuvre par le conduit 19 et le perçage 15, jusqu'au côté supérieur du piston 12, de manière à provoquer le déplacement vers le haut du cylindre 11, lla, jusqu'à ce que chaque orifice 2a vienne coïncider avec chacune des ouvertures d'évacuation de boues correspondantes 2 du bol.
Attendu que le contenu liquide du bol 1 a été séparément évacué, les boues sortiront alors à l'état pratiquement sec .
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Lorsque la vidange des boues est terminée, l'opérateur manoeuvre le robinet 22 de manière à faîte passer le liquide de commande non plus par le conduit 19 mais bien par le conduit 20 et par le perçage 16, jusqu'au dessous du piston 12. En même temps, le liquide de manoeuvre qui se trouve au-dessus du piston 12 est évacué par l'ori- fice 17. Le cylindre 11 se déplace alors vers le bas, de manière à masquer les ouvertures d'évacuation de boues 2, en retournant à sa position de départ montrée à la figure.
L'arrivée du liquide de manoeuvre est ensuite fermée, et le liquide qui se trouve au-dessous du piston 12 est évacué par le perçage 18. Lorsque ces opérations ont été achevées, on ouvre à nouveau l'admission du liquide à purifier..
La forme de réalisation montrée à la figure 2 est sensiblement la même que celle décrite en se référant à la figure 1, mais la disposition est telle que le cylindre hydraulique 11 est actionné automatiquement au lieu de l'être manuellement .
A cet effet, l'espace annulaire 26 est ainsi placé par rapport à l'embouchure de chaque conduit de vidange 25 qu'à la position normale de l'appareil, montrée à la figure, la majeure partie de l'embouchure de ce conduit de vidange 25 est fermée par une surface 25b formant siège, laquelle ne réserve seulement qu'un étroit passage 25c, par lequel le liquide peut s'échapper. Ce li- quide qui s'échappe, sortant par les orifices 26a, parvient dans le collecteur fixe 40 et, par le conduit 40a, jusqu'à un mécanisme à coupelle oscillante du genre décrit dans le brevet anglais N 362.843 par exemple, du 6 Juin 1930, agissant sur le robinet 22 par l'intermédiaire d'un mécanis- me approprié .
Cette réalisation fonctionne comme suit :
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Au début du processus de purification, une faible quantité de liquide s'échappe par les conduits de vidange
25, l'espace annulaire 26 et les ouvertures 26a ; ce liquide est conduit au mécanisme à coupelle oscillante, par la ca- nalisation 40a, et provoque ainsi le basculement de ce mécanis- me dans un sens déterminé. Lorsque le niveau centrifuge des boues qui s'accumulent en 8 s'élève jusqu'au-delà du niveau centrifuge de l'extrémité intérieure des conduits de vidange
25, la petite ouverture 25c de chacun de ces conduits se trouve étranglée par les boues . En conséquence, le liquide n'est plus conduit jusqu'au mécanisme à coupelle oscillante, et celui-ci bascule en sens opposé.
Il agit alors tout d'- abord sur un robinet qui interrompt l'alimentation du bol 1 en liquide à purifier, puis par exemple sur le robinet 22, pour provoquer la succession d'opérations décrites en seré- férant à la forme de réalisation représentée à la figure 1, la disposition étant telle que lorsque le cylindre 11 a at- teint le point haut de sa course, le robinet 22 est automa- tiquement manoeuvré de manière à fournir du liquide de com- mande au conduit 20 au lieu d'en fournir au conduit 19..
Quand ce cylindre 11 a atteint le point extrême de sa course de retour, le robinet commandant l'alimentation du sépara- teur en liquide à purifier est à nouveau ouvert .
Lorsque cette succession d'opérations a été effec- tuée, le liquide passe à nouveau par les conduits de vidange
25 et par la canalisation 40a, jusqu'au mécanisme à coupelle oscillante, lequel reprend alors sa position originale, en refermant le robinet 22.
La forme de réalisation montrée à la figure 3 est pratiquement identique à celle décrite à l'appui de la figu- re 1, mais s'en écarts par le fait qu'à la position normale des organes du séparateur, les conduits de vidange 25 sont
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complètement fermés par le cylindre 11. Dans cette forme de réa- lisation, toutefois, le robinet 22 fournissant du liquide de ma- noeuvre alternativement aux conduits 19 et 20 est automatiquement commandé par l'étranglement et le dégagement d'un conduit de li- quide de commande 50, du genre de celui décrit dans le brevet anglais ? 362.843 du 6 Juin 1930.
Le liquide de commande arrive à ce conduit 50 par une canalisation d'entrée axiale 51, un distributeur 52 et un conduit 53 dont une dérivation 54 aboutit à un collecteur annu- laire 55, d'où une canalisation 56 l'amène jusqu'àu mécanisme à coupelle oscillante qui commande'de robinet 22, par l'intermé- diaire de tout mécanisme approprié .
Ce dispositif fonctionne de la manière suivante;
Le liquide à purifier, qui pénètre en 3, est séparé en boues lourdes et en un liquide plus léger. Les boues se ras semblent en 8 et au fur et à mesure qu'elles s'accumulent, leur niveau centrifuge se déplace progressivement et radialement vers l'intérieur. Au début du processus de séparation, le liquide de manoeuvre introduit en 51 s'écoule librement par le conduit 50.
Tomtefois, lorsque le niveau centrifuge des boues se déplace vers l'intérieur, l'orifice de sortie du conduit 50 est étran- glé par les boues, et le liquide de manoeuvre est alors contraint à suivre un autre trajet, en passant radialement vers l'inté- rieur par le conduit 54, et atteint finalement le mécanisme à coupelle oscillante ci-dessus mentionné,en empruntant le con- duit 56. Lorsque la coupelle de ce mécanisme oscille,le liqui- de de manoeuvre doit passer par le conduit 19,puis par l'orifice 15 pour enfin atteindre le côté supérieur du piston 12.La pres- sion du liquide de manoeuvre repousse le cylindre 11-lla vers le haut. Au début du mouvement vers le haut du cylindre 11, l' arrivée du liquide à purifier est de préférence interrompue au- tomatiquement par tous moyens appropriés .
Pendant le c ours de ce mouvement vers le haut, les conduits de vidange 25 sont d'abord découverts, le résultat . étant que le constituant liquide s'échappe par les orifices 26a
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pour descendre jusqu'au niveau centrifuge de 1 extrémité inté- rieure desdits conduits 25.
Durant la poursuite du mouvement vers le haut du cy- lindre 11, les ouvertures d'évacuation de boues sont ensuite dé- couvertes, et les boues sortent par les ouvertures 2a, à l'état pratiquement sec, sans aucun mélange de const ituant plus léger.
Lorsque le cylindre 11 a atteint le point haut de sa course, il actionne des moyens qui font passer le liquide de ma- noeuvre non plus par le conduit 19, mais bien par le conduit 20.
Ce liquide de manoeuvre parvient alors jusqu'au-dessous du pis- ton 12, et provoque le mouvement du cylindre 11 vers le bas , cependant que le liquide qui se trouve au-dessus du piston 12 s'échappe par le perçage de vidange 17. Le cycle des opérations est ensuite inversé, l'ouverture 2 étant fermée avant les con- duits de vidange 25, et le cylindre retourne à la position mon- trée au dessin.
Dès que les ouvertures 2 sont fermées, le liquide à purifier est automatiquement admis à nouveau, par le conduit d'entrée 3.
Le cycle d'opérations ci-dessus indiqué est automa- tiquement répété, si bien que l'appareil est susceptible de marcher pendant une période de temps indéfinie, sans exiger de nettoyage .
L'appareil décrit peut être adapté à la séparation de liquides ou d'émulsions, comme par exemple des mélanges eau-huile-carbone, pour obtenir trois consbituants ou davantage en prévoyant un ou plusieurs conduits de vidange additionnels, analogues aux donduits 25, aboutissant aux niveaux qui sépa- rent les différents constituants séparés, et en organisant le cycle des opérations de telle manière que les différents consti- tuants sont évacués séparément et successivement, en commençant par le constituant le plus léger, le plus voisin de l'axe du séparateur .
Un mécanisme à coupelle oscillante, destiné à in- @ terrompre l'arrivée du liquide à purifier, ainsi qu'à ouvrir
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et fermer les conduits 19 et 20, est représenté aux figures 4,5, 6 et 7 . Dans ces figures, 81 désigne un arbre tournant continuellement, à une vitesse telle qu'une rotation complète de celui-ci s'effectue en un temps large- ment' suffisant pour permettre aux bouesd 'être évacuées du séparateur centrifuge .
Un tambour à cames 80 est monté de manière à tourner librement sur l'arbre 81 en rotation constante, et tend à être entraîné en rotation par celui-ci, par l'in- termédiaire d'une rondelle de friction 82. Un linguet 83 est monté pivotant sur l'une des faces d'extrémité du tambour à cames 80 et est, sous l'action d'un ressort 88, constamment attiré dans le sens qui le fait engager dans une roue à rochet 85 solidaire de l'arbre 81 en rotation cons- tante .
61 désigne une coupelle montée à l'une des ex tré- mités d'un levier 84 qui pivote en 89, ce pivot étant fixe et appartenant au bâti de la machine. L'autre extré- mité du levier 84 forme un crochet 86 qui vient s'engager sur un tenon latéral 87 du linguet 83, et normalement retient ledit linguet 83 hors d'engagement avec la roue à rochet 85.
La rondelle de friction 82 tend à faire tourner le tambour à cames 80 et le linguet 83 dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, mais ceux-ci sont retenus par le crochet 86 qui dégage le linguet 83 de la roue à rochet 85, en provoqupnt de la sorte l'allongement du ressort 88. Lors- que le liquide sort par le conduit 56 ( voir Fig. 3, 4,5 et 7) la coupelle 81 se remplit et fait osciller le levier 84 depuis la position montnée à la figure 4 jusqu'à la position montrée à la figure 5, soulevant ainsi le crochet 86 qui dégage le tenon 87, et libérant le linguet 83 lequel vient alors s'engager dans la roue à roahet 85. Le tambour à cames 80 tourne alors avec l'arbre bl.
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Le tambour à cames 80 comporte différentes cames qui pro- voquent et contrôlent les différentes opérations. Parmi ces cames ou rampes, une dépression 60b s'écarte tout d'abord d'un organe de contact 60c, en provoquant l'inter- ruption de l'alimentation en liquide à purifier . Après un court intervalle de temps, une saillie 58a vient agir sur un organe de contact 58c, lequel ouvre le conduit d'eau 19, pendant une courte période de temps, suffisante pour admettre de l'eau au-dessus du piston 12, afin de soulever le cylindre 11 seulement de manière à découvrir les conduits de vidange 25, si bien que le constituant liquide s'échappe du séparateur centrifuge.
Après un autre intervalle de temps, l'organe de contact 58c rencontre une autre saillie 58b, qui provoque l'ouverture du conduit d'eau 19 pendant une période de temps suffisamment longue pour admettre une quantité suffisante d'eau au-dessus du piston 12, de manière à soulever le cylindre 11 jusqu'au point haut de sa course, en découvrant les orifices de sortie de boues 2 du fait que les orifices 2a seront mis en coincidence avec ceux-ci. Les boues sont alors évacuées .
Après une autre courte période de temps, une saillie 59a déplace un organe de contact 59c qui ouvre le conduit d'eau 20, pour faire arriver l'eau jusqu'au dessous du piston 12, si bien que le cylindre 11 est repous- sé vers le bas en obturant les conduits d'évacuation 25 et les ouvertures de sortie de boues 2.
Eventuellement, et au moment où le tambour à cames 80 achève une rotation, la dépression 60b vient coïncider avec l'organe de contact 60c, et ce dernier pénètre ains dans cette dépression. Par ce mouvement, il ouvre l'alimentation de liquide à purifier, et ce dernier arrive dans le séparateur centrifuge .
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Pendant les opérations qui précèdent, la coupelle 61 a été vidée du liquide, du fait d3 l'existence d'un orifice à sa partie inférieure, et le levier 84 est retourné à la position à laquelle son crochet 86 peut enga- ger à nouveau le tenon 87 du linguet 83, en soulevant ce dernier pour le dégager de la roue à rochet 85.
Le mécanisme ci-dessus décrit peut être adapté au contrôle d'un séparateur centrifuge tel que celui montré à la Fig. 2, en arrangeant la coupelle oscillante 61 de telle manière que lorsque celle-ci est remplie de liquide et oscille vers le bas, le crochet 86 retient le linguet 83 et libère celui-ci lorsque la coupelle se vide . L'alimenta- tion en liquide à purifier doit toùtefois être ouverte suffisamment tôt avant l'achèvement d'une rotation du tam- bour à came, pour que la coupelle oscillante se remplisse et ramène le rochet 86 dans le trajet du tenon 87 du linguet montré en 83, pour dégager ce linguet de la roue à rochet 85 en arrêtant ainsi la rotation du tambour à cames .
Quoi qu'on ait précédemment décrit l'application de l'invention à un séparateur centrifuge commandé hydrau- liquement, on doit comprendre que l'invention n'est pas limitée à cette forme de réalisation, mais qu'au contraire elle s'applique tout aussi bien à d'autres types de sépa- rateurs, par exemple à ceux dans lesquels les boues sont évacuées par des ouvertures de sortie de boues périphéri- ques qui sont cormnandées par des clapets charges de res- sorts .