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Indicateur de profondeur de liquide.
La présente invention concerne un dispositif servant à détecter et à enregistrer continuellement le niveau de la surface d'une couche de liquide en mouvement dont la profondeur est sujette à variations.
Lors du fonctionnement de filtres centrifuges, on règle habituellement le débit de l'alimentation de la suspension à filtrer de manière à éviter l'accumulation,sur la surface filtrante, soit d'une masse de suspension de profondeur excessive propre à introduire des conditions d'instabilité
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et à provoquer des éolaboussures, soit d'un gâteau filtrant trop épais qui serait susceptible d'entra ver la filtration.
Le débit de l'alimentation est habituellement réglé en réponse à un dispositif qui contrôle et indique en continu la profon- deur ou l'épaisseur de la couche de suspension ou du gâteau filtrant surmonté de la suspension, sur la surface filtrante; le dispositif peut être couplé au système d'alimentation de la suspension de sorte que l'arrivée de la suspension est tempo- rairement coupée lorsqu'il y a une couche de suspension d'épais- seur prédéterminée dans le filtre centrifuge.
Un dispositif indicateur qui a été utilisé à cet effet comprend essentiellement un flotteur qui ost sollicité élasti- quement de manière à se maintenir à la surface de la couche de suspension présente dans le filtre; le flotteur est attaché, par l'intermédiaire d'un levier ou d'un bras,à un arbre tournant qui est muni d'un Indicateur visuel calibré pour indiquer ?.a profondeur ou l'épaisseur de la couche de suspension et il est également relié à un mécanisme servant à régir l'alimenta- tion de suspension du filtre centrifuge. Un tel indicateur possède cependant des inconvénients graves. On constate que, aux vitesses du liquide rencontrées dans les filtres centrifuges (ces vitesses pouvant aller jusqu'à 160 kilomètres à l'heure ou davantage), le flotteur est instable et tend à osciller dans une mesure rendant le mécanisme de commande inopérant.
De plus, la forme du flotteur ainsi que ses mouvo- ments de vibration provoquent de fortes éclaboussures de suspension à l'extérieur de la cuve ou du panier du filtre centrifuge, et de la matière risque, par conséquent, d'être perdue.
Un nouveau type d'indicateur a été mis au point et peut être en général appliqué à la détection et à l'enregistrement de l'épaisseur ou de la profondeur de couches de liquide en
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mouvement, cet indicateur étant particulièrement intéressant lorsqu'on l'utilise dans un filtre centrifuge du fait qu'il permet d'éviter les inconvénients précités.
Suivant l'invention, il est prévu un dispositif servant à détecter et à enregistrer en continu l'épaisseur ou la pro- fondeur d'une couche de liquide en mouvement comprenant (1) deux lames de superficie inégale en projection, comme expliqué ci-après, qui sont fixées l'une par rapport à l'autre et qui sont montées de manière à pou- voir être déplacées ensemble, perpendiculairement à la surface du liquide, d'une distance au moins égale à la profondeur maximum de liquide à enregistrer, la grande lame étant inclinée à angle aigu par rapport au sens de la circulation du liquide et son bord de fuite étant disposé vers l'intérieur par rapport à la couche de liquide et parallèlemen à sa surface,
la petite lame étant incli- née à angle aigu par rapport au sens de la circula- tion du liquide et son bord d'attaque étant disposé vers l'intérieur par rapport à la couche de liquide et parallèle- ment à sa surface, son bord extérieur se trouvant à une plus courte distance perpendiculaire du fond de la couche de suspension que le bord extérieur de la grand- lame et les lames étant toutes deux maintenues immergées au moins en par- tie dans la couche de liquide, et (2) des moyens reliés aux lames pour indiquer leur disposition par rapport au fond de la couche de liquide.
Par le terme superficie projetée" on entend la super- ficie couverte par la projection sur un plan perpendiculaire à la direction de circulation du liquide, d'une surface de lame sur laquelle agit le liquide.
Pendant le fonctionnement du dispositif que l'on vient de décrire, l'action du liquide sur la lame qui est inclinée de
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manière que son bord d'attaque soit disposé vers l'intérieur par rap port à la couche de liquide (appelée ci-après lame "antérieure") produit une composante de force dirigée perpendiculairement
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à la surface du liquide et tu1idcWt attiter la lace vers le fond de la couche de liquide tandis que la lame qui est inclinée de manière que son bord de fuite soit disposé vers l'intérieur (appelée ci-après lame "postérieure"),est atta- quée par le liquide de manière produire une composante de force dirigée perpendiculairement à la surface du liquide et tendant à faire sortir la lame de la couche de liquide.
Les deux lames étant fixées l'une par rapport à l'autre, si on les introduit dans la couche de liquide en mouvement, elles atteignent une position d'équilibre dans laquelle la composante de force agissant vers l'extérieur sur la lame postérieure est égale à la composante de force agissant vers l'intérieur sur la lame antérieure, en même temps qu'une force extérieure quelconque qui est appliquée aux lames afin de les immerger dans le liquide. Si cette force extérieure est faible, cette position d'équilibre est atteinte lorsque les superficies projetées des surfaces des lames sur lesquelles le liquide agit deviennent approximativement égales.
Si une modification quelconque se produit alors dans l'épaisseur ou la profondeur de la couche de liquide, lea lames ajustent leur position par rapport au fond de la couche de manière à revenir dans leur position d'équilibre initiale par rapport à la surface du liquide. Des variations de la profondeur du liquide peuvent donc être enregistrées en continu à l'aide des dispositifs indicateurs qui sont reliés aux lames.
Les positions réelles occupées par les deux lames en équilibre par rapport à la surface de la couche de liquida dépendent de la distance fixe séparant *les lames, des super-
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fiCi.é rolativo des 18ea et des M<1 re.,.otU. sous
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lesquels les lames sont inclinées par rapport à la direction de circulation du liquide, mais, pour une dimension et une disposition données des lames, les doux lames montent toujours dans le liquide avec un degré d'immersion constant malgré que la profondeur ou l'épaisseur de la couche de liquide soit comprise dans les limites de la course des lames dans le sens perpendiculaire à la surface du liquide.
Pour réduire au minimum l'espace occupé par les lames et ainsi accroître la gamme d'épaisseurs ou de profondeurs de la couche de liquide au-dessus de laquello le dispositif suivant l'invention peut agir, il est préférable que les lames soient montées de manière que le bord d'attaque de la lame antérieure plus petite se trouve approximativement à la même distance du fond de la couche de liquide que le bord de fuite de la lame postérieure plus grande. La petite lame est de préférence montée de manière que son bord d'attaque soit légèrement plus proche du fond de la couche que le bord de fuite de la grande lame afin d'assurer qu'une faible force nette soit toujours exercée par l'action du liquide en circulation qui tend à repousser les lames vers l'intérieur dans la couche de liquide.
Bien que les lames puissent être montées de n'importe quelle manière afin de pouvoir se déplacer ensemble de la façon spécifiée sous l'influence du liquide en circulation, il est préférable de monter chaque lame à une extrémité d'un bras de levier qui pivots dans un plan parallèle à l'écoulement du liquide autour d'un axe parallèle à la surface du liquide.
Si on le désire, chaque lame peut être montée sur un bras séparés les lames ou les bras étant alors reliée rigidement l'un à l'autre de manière à maintenir les lames dans des positions fixes l'une par rapport à l'autre.
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En variante, les deux lames peuvent être montées sur un seul bras. L'extrémité pivotante de chaque bras peut être fixée à un arbre tournant dont l'axe est parallèle à la surface du liquide, l'arbre étant à son tour relié à des moyens appropriés pour indiquer la position des lames par rapport au fond ae la couche de liquide et ainsi la profondeur ou l'épaisseur de la couche de liquide.
Le dispositif suivant l'invention peut être utilisé pour détecter et enregistrer la prof codeur d'une couche de liquide horizontalement en mouvement par exemple dans un filtre centrifuge horizontal et,dans ce cas,le poids des lames et de leurs montures peut suffire à amener les lames en contact initial avec le liquide en circulation et à mainte- nir ce contact. Il est cependant préférable de prévoir des moyens positifs pour solliciter ces lames dans cette position, en particulier lorsque le dispositif suivant l'invention est appliqué à des filtres centrifuges qui tournent autour d'un axe vertical et dans lesquels la couche de liquide est en substance verticale et la direction dans laquelle les lames se déplacent est perpendiculaire à sa surface et, par consé- quent, horizontale.
Les moyens élastiques peuvent avantageu- sement comprendre un ressort agissant sur le ou les bras pivotants qui portent les lames.
Le dispositif suivant l'invention peut utiliser des Iman complètement planes mais,dans le cas préféré dans lequel les lames sont montée sur un ou plusieurs bras pivotants, il est souhaitable que ces lames soient manies de surfaces de ,forme Involutée dans le sens de la circulation du liquide, de sorte que 1'angle de contact entre la direction de circulation et la @=face des lames, au point d'impact du liquide omet*
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constant quelles que soient les positions des lames.
Il est en outre préférable que ces surfaces de lames involutées soient prolongées dans le sens de la circulation du liquide sous la forme d'une surface aérodynamique ou d'une surface portante afin de renvoyer le liquide qui frappe les lames dans le courant de liquide principal avec un minimum de turbulence.
Le dispositif suivant l'invention accuse une supério- rité marquée par rapport aux dispositifs connus remplissant la même fonction,du fait qu'il est en substance insensible aux irrégularités locales de la surface du liquide résultant de l'avancement du liquide à grande vitesse ; tendance à l'oscillation du dispositif d'enregistrement due à de telles irrégularités est supprimée par la disposition des lames inclinées en sens opposés. La turbulence et les écle oussures produites pr de tels dispositifs sont égale- ment fortement réduites avec le dispositif suivant l'invention.
Cependant, si on le désire, la formation d'éclaboussures peut encore être réduite par un écran ou une plaque mobile avec les lames,qui s'élève au-dessus de la surface de la couche de liquide,au voisinage immédiat des lames. Un tel écran peut avantageusement être attaché au bras sur lequel les lames sont montées.
Un dispositif enregistrant la profondeur ou l'épais- seur d'une couche de liquide suivant l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé, dans lequel: la Fig. 1 est une vue en élévation du dispositif dans un plan parallèle à celui qui est occupé par la surface du liquide lorsque la dispositif est en fonctionnement; la Fig. 2 est une vue en plan du dispositif représenté 1 la Fig. 1, dans le nous de la flèche A;
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la Fig. 3 est une vue en plan d'une partie du dispositif représenta à la Fig. 1, dans le sono de la flèche B.
Cette forme d'exécution particuliers de l'invention est destinée à être utilisée dans un filtre centrifuge vertical classique dans lequel la couche de liquide on mouvement est, par conséquent, verticale. Elle a l'avantage d'atteindre sa position d'équilibre dans une bande dt liquide étroite située juste en dessous de la surface de la couche et, par conséquente elle est susceptible de fonctionner efficacement même lorsque la filtration a atteint un stade auquel un gâteau soml-solide de matière s'est accumulé sur la paroi du filtre centrifuge et n'est surmonté que d'une coucho relativement mince de suspension non filtrés.
Comma le montre le dessin, les lames 1 et 2 sont montées de part et d'autre d'une extrémité d'un bras do levier 3 dont l'autre extrémité est attachée à une cague 4 qui est à son tour fixée par une clavette ? sur un arbre
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tournant 6. LT: déflecteur ou pare-claboussu".e6 7 oct également monté sur la bras 3, du même coté de celui-;, que la lame 2. L'arbre 6 est monté verticalement dans des paliers appropriés (non représentés) de sorte que le bras 3 peut se déplacer dans un plan horizontal, permettant ainai aux lames 1 et 2 do venir en contact trainant avec la surface courbe 8 d'une couche verticale de suspension en
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mouvement contunte danse le panier d'un filtre centrifuge vertical classique.
Le brc.s et les lames pivotent en contact initial avec la surface de la suspension sous l'action
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d'ilal petit ressort (non ?aprés±nt6' qui agi% uur 1:arbre 6.
Les lames 1 et 2 présentent des surfaces courbas 9 et 10, respectivement,qui sont inclinées en sens opposés par rapport ,à 1 ' écoulement de la couche de suspension indiquée par les flèches aux Fig. 2 et 3. Les parties antérieures des surfaces 9
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et 10 par rapport au sens de l'écoulement du liquide sont involutées do sorte que l'angle de contact forme entre chacune de ces surfaces et la surface 8 de la suspension reste constant peur toutes les positions du bras 3; les parties postérieures des surfaces ont la forme de surfaces portantes pour réduire au minimum la turbulence créée par la suspension qui passe sur les lames et qui revient dans le courant principal de la couche en circulation.
La lame 1 a, en projection, une plus grande surface que la lame 2, les surfaces projetées relatives 6tant telles qu'une section de la partie antérieure de la surface 10 et qu'une section de la partie antérieure de la surface 9 restent immergées dans le courant de suspension, la composante de force qui est ainsi exercée sur la lame 2 dans un sens perpendiculaire à la surface du liquide et qui tend à attirer la lame dans la couche de liquide étant contre-balancée par la composante de force qui est exercée de manière analo- gue sur la lame 1 et qui tend à expulser les lames de la couche. Une position d'équilibre est donc atteinte.
Si la profondeur de la couche de suspension change, ces composantes do force changent de manière à rétablir la position d'équili- bre des lames par rapport à la surface du liquide, par pivote- ment des lames, du bras 3 et de l'arbre 6. A l'aide d'un indicateur (non représenté) relié à l'arbre 6, on peut enre- gistrer la variation de profondeur de la couche,et on peut relie.,? l'arbre 6 à un mécanisme connu de sorte que le débit de la suspension alimentant le filtre est réglé ou coupé lors- que la profondeur atteint une valeur prédéterminée.