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" Machine centrifuge d'action oontinue "
Les machines centrifuges existantes, à chargement pé- riodique et à vidage en marche, ainsi que celles d'action continue, sont d'ordinaire pourvues de mécanismes, servant à l'avancement et au vidage du matériel à fuguer.
La complication de ces mécanismes rend difficile la production des machines centrifuges en les rendant en même temps plus chères. En plus, les ailes, vis, raoloirs et divers,. autres accessoires, destinés à avancer le produit souvent le frottent, ce qui est fréquemment indésirable.
Par contre, la machine centrifuge décrite dans l'invention ci-devant ne possède aucun mécanisme pareil à ceux énumé- rés.
Les parois unies ou perforées de la machine centri- fuge subissent simultanément une rotation (provoquant la force centrifuge) et des mouvements oscillatoires, ce qui force l'avancement du matériel dès le moment d'entrée jusqu'à la sortie de la machine.
Le principe d'action de l'invention est éclairé par les dessins accompagnant la description, où sont re- présentées plusieurs formes d'exécution; ainsi fig.1,2,3 et 4 représentent différents cas d'action réciproque des forces centrifuges avec celles provoquant les mouvements oscillatoires.
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Fig. 5 et 6 représentent au plan et en section ver- ticale une forme de machine centrifuge, actionnée d'après le principe de fig.I.
Les fige 7 et 8 représentent une exécution de ma- chine centrifuge d'après le principe de fig.3.
La fig.9 sert a illustrer l'exécution correspondant à fig. 4.
Les fig.10 et,11 représentent différentes formes d'exécution de jonction élastique du tambour, mentionnée dans fige?.
Fig.12 représente l'exécution des parois du tam- bour dans le cas de fig. 9.
La Fig.13 est l'illustration d'un arrangement de machine centrifuge d'après fig.9 en forme de plusieurs anneaux pour centrifugation par fraction.
Les fig.14 et 15 représentent l'exécution de machi- ne centrifuge à arbre horizontal et enfin
Les fig.16 et 17 servent â illustrer la forme à arbr horizontal composée de deux machines centrifuges.
Lorsque là particule matérielle "A" (fig.l) est actionnée par certaine farce,constante Fo, par exemple par la force centrifuge provenant la suite de rotation de la surface MM avec vitesse constante autour de cer- taine axe, (à condition que la direction de la force centrifuge fasse avec la normale N à la surface un angle [alpha] moindre qae l'angle de friction entre le matériel et la'surface MM) la particule A restera immobile par rapport à la surface MM.
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En suppléant un mouvement de la surface MM dans la direction R avec certaine accélération, on obtiendrait la force d'inertie Fi. La résultante des deux forces Fo et Fi, appliquée la particule A, serait la force Fc, faisant avec la normale un angle [alpha] disposé dans un plan différent de celui de l'angle [alpha]. Selon les valeurs de l'accéléra- tion Fl, l'angle [alpha], peut être moindre ou bien dépasser l'angle [alpha]. En augmentant l'accélération à tel point, que l'angle [alpha]. atteigne des valeurs dépassant l'angle de tric- tion entre le matériel et la surface MM, on obtiendrait une certaine vitesse de mouvement de la particule A sur la surface MM dans la direction Al,
située dans le plan tra- versant N et Fc.
Si l'accélération F1 serait dirigée dans le sens opposé (f1), et ! certaines valeurs de celle-ci, la parti- cule A obtiendrait un déplacement dans la direction de AM.
En changeant périodiquement les accélérations F1 et f1, c'est à dire en faisant subir à la surface MM, des mou- vements oscillatoires, on obtient un déplacement en zigzague de la particule A, suivant la ligne [alpha], en sens vertical par rapport , la direction des oscillations. '
La fig.2 représente un autre cas, lorsque le plan des oscillations de la surface MM coincide avec la direc- tion de la force constante (fcrce centrifuge) F0.Adonnant aux forces F1f1 (forces d'inertie)des valeurs conformes, on notera dans ce cas le déplacement de la particule A vers la direction AX.
Dans la f ig.3 nous voyons l'illustration du troi- sième cas, lorsque les forces F0 et F1(force d'inertie,
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c'est à dire la direction des oscillations) sont encore dans le même plan ; mais la direction des oscillations fait un angle [alpha]. avec le plan MM1 sur lequel 'est disposée la particule matérielle A. La surface MM, ourne autour de l'axe verticale CO1 et cette rotation produit la force centrifuge F0. Etant donné certaine accélération F1f1 la particule A se déplacera dans la direction M.
La fig.4 représente un cas analogue, où cependant l'accélération et la force d'inertie F1, produite par celle-ci, sont majeures à l'accélération et à la force 'inertie f1, opérant dans le sens opposé. A condition de certaines valeurs réciproques de Flet f1 la particule matérielle peut même monter la pente de la surface MM1.
Ensuite sont représentées différentes formes d'exé- cution, basées sur les principes décrits.
Les fig. 5 et 6 représentent une exécution corres- pondante au cas décrit dans fig.I, ou les forces d'inertie Fi et f1 sont égales (+F1 et -F1). La surface MM prend la forme d'un tambour 1, légèrement conique; dans ce cas la partie retrécie occupe la position inférieure; l'angle formé entre la pente et l'axe de rotation est moindre que l'angle de friction du matériel à travailler. Le tambour I est couplé à l'arbre vertical (4) au moyen de jonctions élastiques (3), permettant d'exécuter des oscillations tordantes autour de l'arbre(4), comme représenté dans fig.6 par deux flèches. Au dessus du fond du tambour, couplé! l'arbre (4), on dispose le tube (?} par lequel
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est introduit le matériel à travailler.
En dessous du tam- bour on aménage un anneau lourd (6), couple à l'arbre (4) à l'aide de jonctions élastiques, pereilles à celle du tam- bour (1).
Un dispositif spécial, qui sera décrit plus loin, sert à espacer les oscillements de l'anneau de ceux du tam- bour, à délai d'une demi-période, ce qui résulte en compen- sation de l'action des deux oscillations sur l'arbre.
Tandis que le tambour I vire avec vitesse uniforme, sans oscillation tordantes, les particules dures, rejetées aux parois (puisque l'angle [alpha] est moindre que l'angle de friction) par la force centrifuge sont serrées contre ces parois, sans cependant être déplacées le long d'eux,
Donc) si les parois étaient munis d'apertures fines ou s'ils-étaient en filet ou en étoffe filtrante, le liquis de passerait par ces parois et l'action de la machine cent- rifuge ne différerait pas de la forme commune.
Cependant, si le tambour subit en même temps rota- tion et oscillations tordantes de telle valeur que l'angle [alpha], (fig.l) dépasse l'angle de friction, l'action de la machine centrifuge change complètement et les particu- les dures, rejetées par la force centrifuge aux parois du tambour, commenceront à se déplacer le long de ces parois, en montant.
Les fig.? et 8 représentent une autre forme d'exé- cution de machine centrifuge, correspondante au cas de la fig.3.
Pour le cas, correspondant à fig.2, on ne présente
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aucune forme d'exécution, étant vu que ce cas n'a aucun intérêt pratique).
Le tambour I, tel que pour fig.5 et 6, est couplé à l'arbre (4) à l'aide d'un fond (disque) élastique (4),par exemple ondulé, ce qui lui permet d'exécuter des oscilla- tions dans la direction de l'axe. Lorsque le tambour vire, la force centrifuge est dirigée horizontalement, alors que les oscillations sont verticales (le cas fig.3). L'entre- action des mouvements rotatifs et oscillatoirs fait mouvoir les particules dures, qui montent le long des parois du tam- bour.
Le long du tube 7 se produit l'avancement continu du matériel à travailler, qui est dividé dans le tambour en phases dures et liquides. Les particules dures, se dé- plaçant vers la partie supérieure du tambour, sont rejetées par dessus les bords du tambour, tandis que le liquide s'écoule par les parois perforés.
Fig.9 représente une forme d'exécution d'après fig.4. Le tambour est conique, mais la partie retrécie se trouve dans la partie supérieure. Néanmoins, étant donné certaine différence des forces d'inertie F1f1, les parti- cules dures montent, et les particules liquides, ne possé- dant pas de coefficient de friction suffisant, s'affaissent.
C'est pour cette raison que les parois du tambour sont ici unis, tandis que près du disque du fond on dispose les aper- tures (8) pour faciliter l'écoulement du liquide. Le tam- bour I est couplé à l'arbre 4 au moyen d'une membrane ela- stique (2), permettant au tambour l'exécution simultanée de rotation et d'oscillation en direction axiale (ce qui
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est effectué à l'aide d'un arrangenent spécial).
Dans l'exécution de cette forme les particules du- res montent continûment, suivant la courbe du tambour I et retombent par dessus ses bords, tandis que le liquide, est drainé à son tour continûment par les apertures 8 dans :La partie inférieure du tambour.
L'invention décrite prévoit de même le cas lorsque le tambour subit simultanément rotation et oscillations axiales et tordantes (les cas des fig. I et II, ou bien I et III). La fréquence des deux formes d'oscillations peut être similaire aussi bien que différente.
Dans tous les cas cités, lorsque la résultante des forces d'inertie des oscillations et de la force centri- fuge dé rotation forment avec la normale à la surface un angle inférieur à l'angle de friction dû-matériel fugué, ce dernier se déplacera, suivant les courbes du corps de rotation en montant vers les parois supérieurs.
Les exécutions décrites incorporaient les cas prin- cipaux citésdans fig.. 1-4.
Les fig.10 et 11 représentent diverses formes de jonctions élastiques du tambour, permettant d'obtenir les oscillations axiales de ce dernier. Ainsi fig.10 montre un fond de tambour en forme de ressort. Fig.ll représente le souplement du fond de tambour au moyen de deux ressorts (10,11),dont l'un est comprime tandis que l'autre est éten- du et vice versa.
Fig.1é montre une forme de la surface intérieure du tambour qui assure le déplacement des particules du ma-
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tériel à fugner, selon les cas 2 et 4, même étant donné des forces F1 et f1 devaleur égale, à condition seulement que. l'angle. 0\ formé entre la résultante des forces centrifuges et d'inertie (provenant de l'accélération) et la normale. à la portion correspondante de la surface soit plus grand que l'argle de friction entre le matériel à fuguer et ladite surface. c'est pour cette raison que (v.fig.12) la surface intérieure du tambour est munie d'une série de saillies en forme d'anneaux, ayant dans la section la forme d'une roue à rochet.
Les fig, 1" et 14 représentent les perfectionnements de construction du tambour, qui est destiné à l'exécution simultanée de rotation et d'oscillations axiales. Selon ces tableaux le tambour est composé de quelques (dans le cas donné - de trois) anneaux séparés, entre lesquels sont me- nagées des lumières annulaires.
Les oscillements simultanés de tous les anneaux uco- pèrent dans cette exécution à la division du matériel à fu- guer en fractions. Chaque anneau peut avoir séparément une forme cylindrique ou conique avec des parois unis ou perfo- rés.
Dans tous les cas cités l'arbre du tambour est dis- posé verticalement comme chez les machines centrifuges or- dinaires:
Cependant l'invention propose encore la disposition horizontale de cet arbre.
Ainsi, dans fig.14 et 15 sont représentées la sec-
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tion longitudinale et la vue latérale du tambour a arbre ho- rizontal, qui de même exécute des oscillations tordantes. Le matériel entre le tambour I par l'auge 12. Le tambour est couple à l'arbre 4 à l'aide de deux systèmes élastiques (3,3), analogues à celles de la forme d'exécution selon fig.5 et 6. Les parois sont perforés, renforcés par une série d'anneaux qui les entourent. Les couplements élasti- ques (3) aux deux bouts du tambour admettent l'action simul- tanée de rotation et d'oscillements tordants.
Le matériel, introduit par l'auge 12, est divisé en phases liquide et dure; sous l'influence de l'action réciproque des forces les particules dures glissent d'un bout du tambour a l'autre, tandis que le liquide est drainé par les apertures des pa- rois: @
Fig.16 et 17 représentent encore deux formes d'exé- cution de machine centrifuge à disposition horizontale de l'arbre. Chaque tambour est divisé cette fois-ci en deux parts.
Dans l'exécution d'après fig.16 les tambours I et Il oscillent à l'encontre l'un de l'autre et le matériel à fu- guer est introduit par la lumière entre les deux tambours, s'échappant aux deux extrémités, ou bien il avance dans cha- que tambour dans le même sens.
Dans l'exécution corme fig.17 les deux tambours tra- vaillent successivement et le matériel à fuguer passe d'un tambour à l'autre.
Comme représenté dans le dessin, les tambours I et I1 sont ajustés sur le tube 5, posé librement sur l'arbre 4 @
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etcouplé avec ce dernier par des ressorts 31. De plus, chaque tambour peut être couplé au tube 5 par des jonctions élastiques 3. C'est ainsi que les tambours I et Il peuvent subir des oscillations axiales et tordantes simultanées.
La méthode de transmission des oscillations aux tambours peut être différente. Ainsi, par exemple,les oscil- lutions tordantes dans les exécutions d'après fig.5,6,14,15 et être 17 peuvent /provoquées à l'aide de dispositifs â électro- aimants, hydrauliques, pnoumatiques, etc.
Er. disposant sur la circonférence inférieure du tambour I ou sur l'anneau 6 (fig.5 et 6) quelques saillies (14), et en face de ceux-ci des électro-aimants (15)on ob- tiendrait un freinage en moment du passage des saillies de- vant les électro-aimants avec libération suivante du tam- bour. Prenant soin de choisir conformément l'élasticité des jonctions 3, 31,on peut faire apparaître des résonances, qui amenent des oscillations tordantes considérables.
Les saillies de l'anneau (6) peuvent être dépla- cées par rapport à celles du tambour à une demi-période, ce qui éliminera les oscillations de l'arbre dans la par- tie inférieure par rapport à l'anneau 6.
Les électro-aimants pourraient être disposés sur l'anneau lourd (6),tournant uniformement, et dans ce cas on les alimente au courant intermittent. Dans ce cas la fré- quence des oscillations tordantes du tambour serait complè- tement indépendante du nombre de ses rotations.
On peut de même provoquer les oscillations axiales à l'aide d'électroaimants immobiles, alimentés au courant constant ou intermittent et activant les saillies, disposées
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sur la circonférence du fond du tambour.
Les fig.7 et 8 représentent l'anneau 6, muni de bobines alimentées au courant intermittent.
La provocation des oscillations à moyens hydrauli- ques ou pneumatiques peut être effectuée par un jet d'eau ou un courant d'air, se heurtant aux ailes saillantes du tambour I ou du contre-poids 6.
Les oscillations tordantes peuvent de même surve- nir à la suite de freinages successifs (à intervalles dé- terminées d'avance) et de libérations du tambour.
Dans tous ces cas, pour obtenir une action plus vive, il vaut mieux créer une résonance entre le nombre des périodes des oscillations provoquées et la fréquence des oscillations dans les masses virantes mêmes.
L'OBJET DU BREVET.
1. Machine centrifuge, à action continue caract6risti- que par le suivant : le tambour, auquel le matériel à tra- vailler (liquide avec particules dures) est amené sans interruption, subit simultanément une rotation autour.de son axe (ce qui crée la force centrifuge) et des mouve- ments oscillatoirs.
2. Machine centrifuge à action continue, comme repré- sentée dans µ 1, caractéristique par l'exécution de deux mouvements simultanée - rotation et oscillations tordan- tes.
3. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,et où le tambour subit simultanément une rotation et des
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et des oscillations axiales.
4. Machine centrifuge à action continue, selon 1 où le tambour subit simultanément une rotation uniforme et des oscillations tordantes ou axiales et dont le trait caractéristique consiste en disposition horizontale de l'arbre du tambour.
5. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,3 où le tambour subit simultanément une rotation et des os- cillations axiales ;la machine est caractéristique par la forme conique des parois du tambour, dont la partie retré vie a la direction du mouvement désiré des particules du- res ; les oscillations s'effectuent avec différentes accé- lérations afin que les forces d'inertie des particules à fuguer, produites par chacune des oscillations soient ma- jeures dans la direction du mouvement désiré et moindres dans le sens opposé.
6. Machine centrifuge à action continue,selon µ 1,3,
5 où le tambour subit simultanément rotation uniforme et oscillations axiales;les parois du tambour ont une forme conique,se rétrécissant dans la direction du mouvement du matériel à fuguer.
La machine est caractéristique par les saillies dont est munie sa surface intérieure, ayant dans la sec- tion la forme d'une roue à rochet.
7. Machine centrifuge à action continue,selon µ 1,3,
5,6 où le tambour subit simultanément rotation continue et oscillations axiales ;les parois du tambour ont une for me conique,se rétrécissant dans la direction du matériel
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à fuguer. La machine est caractéristique par la séparation du tambour en plusieurs anneaux dont chacun exécute des oscillations axiales.
8. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,4, où le tambour, dont l'arbre est disposé horizontalement, subit simultanément rotation uniforme et oscillations; la machine est caractéristique par la construction du tambpur, consistant de deux tambours séparés, dont cha- cun subit des oscillations axiales et tordantes.
9. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,2, où le tambour subit simultanément rotation continue et os- cillations tordantes ; la machine est caractéristique par le couplement du tambour à l'arbre, effectué au moyen de plusieurs jonotions élastiques, disposés radialement.
10. Machine centrifuge à action continue selon µ 1,2,
9 où le tambour subit simultanément rotation continue et oscillations tordantes; le tambour est couplé à l'arbre par plusieurs jonctions élastiques. La machine est cara- ctéristique par un anneau lourd disposé en-dessous du tambour et fixé à l'arbre au moyen de jonctions pareilles à celles du tambour même; cet anneau subit des oscilla- tions de la même fréquence que le tambour, mais déphasées d'une demi période.
11. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,3 où le tambour subit simultanément rotation continue et oscillations axiales ; la machine est caractéristique par le couplement du tambour à l'arbre au moyen d'une membra- ne élastique, ayant la forme d'un disque ondulé, à dispo- sition annulaire des ondes.
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12. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,3, où le tambour subit simultanément rotation continue et oscillations axiales ; la machine est caractéristique par le fond uni du tambour, de deux côtés sur des ressorts en spirals, montées sur le bout de l'arbre,à son tour passant librement par le fond du tambour.
13. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,
3, où le tambour subit simultanément rotation continue et oscillements axiales; la machine est caractéristique par le couplage du tambour à l'arbre au moyen de ressorts 14. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,3 où le tambour subit simultanément rotation continue et oscillations tordantes ; lamachine est caractéristique par la méthode de génération de ces oscillations; le tambour est pourvu sur sa périphérie extérieure de sail- lies en matériel ferromagnétique, en face desquels sont disposés des électro-aimants immobiles.
15. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,3 où le tambour subit simultanément rotation continue et oseillements axiales; la maohine est caractéristique par la disposition en dessous du tambour, sur sa péri- phérie, de saillies en matériel ferro-magnétique, en face desquels on aménage des électro-aimants immobiles.
16. Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,3, ou le tambour subit simultanément rotation continue et oscillements; la machine est caractéristique.par la mé- thode de génération de ceux-ci: on obtient des freina- ges et des libérations successifs du tambour au moyen
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, d'électro-aimants disposés autour du tambour et alimentés au 'courant intermittent.
17. Machine centrifuge à action continue, selon 1,
3, où le tambour subit simultanément rotation et oscilla- . tiens aciales; la machine est caractéristique par la dis position des électro-'aimants,alimentés au courant inter- mittent sous le tambour, ce qui provoque les oscillations.' le* Machine centrifuge à action continue, selon µ 1,
3, où le tambour subit simultanément rotation et oscilla. tions la machine est caractéristique par la méthode .de génération de ces oscillations, produites de façon hydrau- liqueou pneumatique.