FR2495021A1 - Agencement de centrifugeuse et procede pour reduire les pertes d'energie dans une centrifugeuse - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une centrifugeuse munie d'un ensemble rotor échangeur de puissance 200 comportant au moins un canal 212 pour guider le courant de matériaux depuis un premier rotor servant d'accélérateur d'alimentation et déchargeant la zone de traitement du bol tournant de la centrifugeuse dans un second rotor servant de récupérateur d'énergie ; le canal est conformé pour changer la direction d'écoulement du matériau d'au moins 90 degrés. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

Agencement de centrifugeuse et procédé pour réduire les pertes d'énergie

dans

une centrifugeuse.

L'invention concerne la réduction des pertes d'é-

nergie dans des centrifugeuses du type comportant une cuve tournante dans laquelle le matériau circulant sous

forme liquide constitue une masse annulaire et est trai-

té par des forces centrifuges importantes, ce matériau

étant évacué de ladite masse pendant que la cuve tourne.

Plus particulièrement, l'invention fournit un agence-

ment de centrifugeuse et un procédé qui peuvent être utilisés pour réduire ces pertes d'énergie en diminuant l'énergie nécessaire pour accélérer le matériau amené à une zone de traitement dans la partie extérieure de la cuve jusqu'à la vitesse superficielle de la masse et/ou pour récupérer l'énergie appliquée à partir de l'énergie cinétique communiquée de ce fait au matériau déchargé de la cuve. Bien qu'elle ne soit pas limitée à ce seul cas, l'invention est décrite en particulier

en liaison avec des centrifugeuses qui déchargent con-

tinuellement de façon distincte des fractions du maté-

riau se séparant dans la cuve, en utilisant un con-

voyeur dans le système de décharge d'au moins une des fractions. Lors de l'amenée de matériau dans la zone de

traitement extérieure d'une cuve de centrifugeuse tour-

nant à grande vitesse autour d'un axe, le matériau doit être accéléré d'une façon quelconque jusqu'à la vitesse

de la surface de la masse dans la zone de traitement.

L'énergie nécessaire pour une telle accélération est appelée ici "énergie hydraulique", pour la distinguer de l'énergie mécanique nécessaire pour faire tourner la

cuve vide, fournissant le couple nécessaire pour sur-

monter les pertes par frottement d'air et par friction et pour entraîner le convoyeur. Si l'alimentation se fait, à partir d'une conduite fixe, directement dans

la zone de traitement, l'énergie pour accélérer le ma-

tériau d'entrée lui est communiquée directement par la rotation de la cuve et est accompagnée d'une turbulence importante et d'exigences importantes quant à l'énergie hydraulique. Différents systèmes d'alimentation ont été mis au point dans l'art antérieur pour éviter une telle

turbulence, mais ils n'ont pas permis d'imoortantes ré-

ductions de l'énergie hydraulique qui dans de nombreux cas constitue 50 % ou plus de l'énergie totale exigée

par la centrifugeuse.

Un tel système utilise une alimentation axiale dans un cône coaxial situé dans la cuve, l'extrémité la plus large se trouvant dans ou tout à côté de la zone de traitement, le matériau introduit obtenant la plus grande partie de sa vitesse par glissement avec frottement sur la surface du cône lorsqu'il sort de celui-ci pour pénétrer dans la zone de traitement. Des centrifugeuses du type à convoyeur hélicoïdal tournant reçoivent plus généralement le matériau à nartir d'une conduite fixe située dans le moyeu du convoyeur, de diamètre plus faible que la zone de traitement de la cuve et tournant dans le même sens avec une vitesse légèrement supérieure ou légèrement inférieure à la vitesse de rotation de la cuve. Le matériau d'entrée partiellement accéléré est alors envoyé dans la zone de traitement à partir d'orifices ménages dans le moyeu du convoyeur ou, pour réduire la turbulence, par des tubes ou des ailettes formant un trajet d'écoulement

vers ladite zone et accélérant encore le matériau d'en-

trée.

Dans ces systèmes de l'art antérieur, toute l'ac-

célération nécessaire du matériau d'entrée est fournie soit par la cuve, soit par un mécanisme supplémentaire entraîné en rotation autour de l'axe de la cuve à une vitesse égale ou sensiblement égale à la vitesse de la

cuve, et avec un faible rendement.

Différentes suggestions dans l'art antérieur pour récupérer de l'énergie à partir de l'énergie cinétique du matériau sortant de la cuve ne conviennent Das, ou ne sont pas considérées comme suffisamment efficaces, pour être adoptées de façon générale, et en pratique,

on a continué la plupart du temps à perdre cette éner-

gie cinétique en déchargeant le matériau directement

vers des dispositifs de réception fixes. Ces sugges-

tions de l'art antérieur comprennent ce qui suit.

Le brevet US 1 032 285 et le brevet FR 876 531

décrivent des centrifugeuses dans lesquelles une frac-

tion de liquide est déchargée par des passages incurvés s'écartant généralement de l'axe de la cuve. Bien que l'agencement soit destiné à récupérer de l'énergie en convertissant l'énergie cinétique du matériau déchargé en énergie d'entraînement utilisable appliquée à la cuve, la récupération d'énergie résultante, si c'est le

cas, est faible étant donné que de l'énergie supplémen-

taire doit être appliquée à la cuve pour faire circuler

le matériau dans les passages en s'écartant de l'axe.

De même, le brevet US 3 791 577 décrit une centrifugeu-

se dans laquelle une fraction solide de boue est dé-

chargée à partir de l'extrémité de la cuve en passant sur une large lèvre qui s'écarte de l'axe de la cuve, lèvre à partir de laquelle le matériau est éjecté, en s'écartant de l'axe de la cuve, contre des déflecteurs situés sur un rotor entraîné séparément et possédant un axe différent. Ici de nouveau, l'énergie nécessaire pour la rotation de la cuve, qui doit être augmentée

pour forcer le matériau à s'écarter de l'axe de la cu-

ve, réduit sévèrement toute économie d'énergie résul-

tante due à cet agencement, dont le but déclaré est de réduire la dégradation du produit et non de récupérer

de l'énergie.

Le brevet US 3 862 714 décrit une centrifugeuse

possédant une extrémité conique munie d'ailettes droi-

tes, tournant avec le cuve, qui forment avec l'extrémi-

té de la cuve des passages rectilignes qui s'inclinent vers l'intérieur en direction de l'axe de la cuve et par l'intermédiaire desquels la fraction liquide passe vers une sortie axiale située au voisinage du sommet de

la partie conique. Il est indiqué que le liquide trans-

met la quantité de mouvement acquise aux ailettes et dans cette mesure réduit l'énergie exigée pour faire

tourner la cuve. L'utilisation de cet agencement appa-

rait comme étant limitée au type particulier de centri-

fugeuse décrite dans ce brevet, qui est utilisée avec

la cuve pleine et avec un tourbillon forcé.

Un autre système proposé dans l'art antérieur re-

pose sur le rejet de liquide par des trous ménagés dans la paroi de la cuve, comme décrit par exemple dans le

brevet US 2 410 313. Mis à part le fait que la construc-

tion de la cuve est rendue plus complexe de façon non so:'haitable pour au mieux ne récupérer de l'énergie

qu'à partir d'une faible partie du liquide et les diffi-

cultés provoquées par l'engorgement des orifices de sor-

tie, forcément petits, par des solides, le système est handicapé par son incapacité à diriger les jets dans la

direction tangentielle la plus efficace, pour des rai-

sons pratiques indiquées dans ledit brevet.

L'invention se propose-de fournir un agencement de centrifugeuse et un procédé pour réduire la perte

d'énergie dans des centrifugeuses qui soient plus effi-

caces que ceux de l'art antérieur et qui s'ampliquent de façon générale aux centrifugeuses du tyne concerné susmentionné. L'invention se propose en outre de fournir un tel

agencement de centrifugeuse-et un tel procédé grâce aux-

quels le matériau d'entrée peut être pré-accéléré et

envoyé dans la zone de traitement de la cuve, sensible-

ment tangentiellement au trajet de rotation de la sur-

face intérieure de la zone, avec une vitesse tangen-

tielle sensiblement égale à la composante de vitesse tangentielle de la surface intérieure de ladite zone,

avec une turbulence fortement réduite et avec une con-

sommation d'énergie plus faible que celles des systèmes

d'alimentation antérieurs.

L'invention se propose également de fournir un tel agencement de centrifugeuse et un tel procédé grâce

auxquels de l'énergie cinétique du matériau traité sor-

tant de la cuve peut être récupérée en tant qu'énergie utile de façon plus efficace que dans les systèmes de

récupération d'énergie de l'art antérieur.

Pour cela, l'invention utilise un rotor d'échange d'énergie de conception efficace monté de manière à tourner autour d'un axe, qui est de préférence l'axe de la cuve. Le rotor est muni d'au moins un élément en forme de canal pour guider l'écoulement de matériau à partir d'une première extrémité exposée à une source de matériau, qui est une source d'alimentation dans un

rotor utilisé comme accélérateur pour le matériau d'en-

trée et qui décharge le matériau de la zone de traite-

ment de la cuve dans un rotor utilisé pour la récupéra-

tion d'énergie. Le canal est agencé de manière à chan-

ger la direction d'écoulement du matériau d'au moins 900 lorsqu'il y circule en direction d'une sortie de décharge à l'autre extrémité, et est espacé de l'axe

du rotor d'une distance qui est inférieure au rayon ma-

ximal de la cuve dans la région de la zone de traite-

ment. Le rotor est construit et agencé de manière à tourner à une vitesse telle que la vitesse tangentielle

des extrémités du canal est nettement inférieure à cel-

le de la zone de traitement de la cuve.

Avec le rotor sont combinés des moyens pour diri-

ger le transfert du matériau entre une extrémité du canal et la masse annulaire dans la zone de traitement de la cuve, approximativement tangentiellement à la surface de la masse annulaire, tout en maintenant

l'énergie cinétique du matériau sensiblement inchangée.

Le rotor utilisé comme accélérateur du matériau d'en-

trée est couplé à une source d'énergie pour le faire tourner, qui peut comprendre un rotor pour la récupéra- tion d'énergie. Le rotor utilisé pour la récupération

d'énergie est couplé à des moyens pour dériver de l'é-

nergie à partir de celle qui est communiquée au rotor par le matériau, lesdits moyens pouvant être l'arbre du moteur de la centrifugeuse ou la cuve ou un autre

élément constitutif entrainé par ceux-ci ou un généra-

teur électrique.

Dans n'importe quel cas, l'efficacité du rotor

pour le transfert d'énergie entre le rotor et le maté-

riau est de préférence rendue aussi importante que possible en réduisant les pertes par friction et par frottement de l'air, de sorte qu'au moins environ 70 %, et de préférence une proportion plus importante, de l'énergie cinétique disponible dans l'un est transféré

à l'autre. Lors de l'utilisation en tant qu'accéléra-

teur du matériau d'entrée, o l'extrémité de décharge du canal ou des canaux du rotor est celle située le plus à l'extérieur, une telle efficacité signifie que le matériau d'entrée sort du rotor avec une vitesse

tangentielle d'au moins 1,4 fois la vitesse des extré-

mités de décharge, deux fois étant le maximum théorique

(pas de pertes). Par conséquent, le rotor peut être en-

traîné en rotation avec une vitesse périphérique beau-

coup moins importante que celle de la cuve tout en accélérant le matériau d'entrée jusqu'à une vitesse

tangentielle égale ou légèrement supérieure à la com-

posante de vitesse tangentielle du matériau au niveau de la surface intérieure de la masse dans la zone de traitement de la cuve, pour passer dans cette zone

avec cette vitesse tangentielle avec une perte d'éner-

gie due à la turbulence faible ou nulle. Ainsi, une énergie importante est économisée par rapport à des systèmes d'accélération du matériau d'entrée moins efficaces de l'art antérieur, économisant jusqu'à un

tiers de l'énergie hydraulique nécessaire pour l'accé-

lération dans des systèmes classiques amenant le maté- riau dans le moyeu du convoyeur d'une centrifugeuse

du type à convoyeur.

Dans le cas o le rotor est utilisé pour la récu-

pération d'énergie, une telle efficacité signifie que de l'énergie cinétique est libérée par le matériau à une vitesse telle que l'énergie communiquée à l'arbre

du rotor est égale à au moins 70 % de l'énergie dispo-

nible dans l'énergie cinétique du matériau, celle-ci étant récupérée comme énerqie utilisable en couplant

le rotor de la manière indiquée ci-dessus. Par consé-

quent, en utilisant des rotors d'échange d'énergie

avec des moyens de transfert à la fois dans les systè-

mes d'alimentation et de décharge de la centrifugeuse, on peut économiser jusqu'à 60 % ou plus de l'énergie

hydraulique totale exigée précédemment pour faire fonc-

tionne:: la centrifugeuse.

Dans des modes de réalisation Dréférés, les élé-

ments en Corme de canaux changent la direction d'écou-

lement du matériau d'environ 1800 entre l'extrémité

d'entrée et l'extrémité de sortie.

Dans un mode de réalisation du rotor utilisé com-

me accélérateur du matériau d'entrée, le diamètre du rotor n'est que légèrement inférieur à celui de la surface intérieure de la zone de traitement de la cuve et les moyens de transfert pour diriger le matériau sortant du rotor dans la zone de traitement de la cuve sont constitués par une extrémité de sortie dirigée

tangentiellement à nartir de chaque canal du rotor.

En raison de la oroximité de ces sorties et de la sur-

face intérieure de la zone de traitement, la perte de vitesse est faible lors du transfert. Dans un autre

mode de réalisation de ce type, qui peut avantageuse-

ment être utilisé dans des centrifugeuses comportant des convoyeurs tournants, le rotor accélérateur possède

un diamètre plus faible que celui de la surface inté-

rieure de la zone de traitement de la cuve et est fixé sur le convoyeur pour être entraîné en rotation par

celui-ci avec une vitesse de rotation légèrement dif-

férente de celle de la cuve, mais avec une vitesse pé-

riphérique nettement inférieure à celle de la cuve en

raison de son diamètre plus faible. Les moyens de trans-

fert pour diriger le matériau sortant du rotor dans la zone de traitement de la cuve se présentent sous la

forme d'un réseau de canaux statoriques incurvés entou-

rant la zone de décharge du rotor, recevant le matériau déchargé du rotor à une extrémité et le conduisant vers

l'extérieur dans le sens de rotation, vers des extrémi-

tés de décharge situées tout près de la surface inté-

rieure de la zone de traitement de la cuve et agencées

pour envoyer le matériau tangentiellement à celle-ci.

L'énergie nécessaire pour entraîner le rotor est beau-

coup moins importante que l'énergie nécessitée par les agencements d'alimentation de l'art antérieur décrits

ci-dessus. Les canaux statoriques sont conçus pour mi-

nimiser les pertes par friction. Ce mode de réalisation présente des avantages quant à la simplification de

l'équipement due à ce qu'il n'y a pas besoin d'équipe-

ment d'entraînement supplémentaire pour le rotor lors-

qu'il est fixé sur un convoyeur de centrifugeuse.

Dans les cas o le matériau d'entrée est fourni à un rotor accélérateur sous une pression importante,

ce rotor peut utiliser cette pression en la convertis-

sant en une énergie cinétique dans le matériau plus importante que celle induite par la rotation du rotor et en l'utilisant comme force d'entraînement du rotor

exercée sur le rotor lui-même, provoquant des réduc-

tions correspondantes supplémentaires de l'énergie

hydraulique nécessaire.

Dans un mode de réalisation préféré d'un rotor utilisé pour la récupération d'énergie, le rotor est monté de façon à tourner autour de l'axe de la cuve indépendamment de la cuve et son diamètre est tel que les extrémités des canaux du rotor plongent dans la

masse annulaire de matériau dans un canal de déverse-

ment de trop plein à une extrémité de la cuve pour recevoir le trop plein de matériau provenant de la zone

de traitement. Les moyens de transfert comportent, ou-

tre le canal de déversement, des extrémités d'entrée des canaux du rotor disposées dans le sens opposé au sens de rotation de la cuve et de la masse de sorte que le matériau est forcé d'y pénétrer tangentiellement à partir de l'anneau de matériau situé dans le canal de déversement. Les canaux tournants du rotor forment des

trajets d'écoulement présentant un changement de direc-

tion d'environ 1800, en se rapprochant de l'axe de la cuve sur une grande partie jusqu'aux sorties situées au voisinage de l'axe de la cuve, convertissant ainsi l'énergie cinétique du matériau sortant de la cuve en

énergie disponible pour l'arbre du rotor. Le rotor pos-

sède une vitesse périphérique plus faible que celle de la surface de la masse de matériau. Le rotor est monté de façon à appliquer de l'énergie directement à l'arbre d'entraînement Principal de la centrifugeuse, mais

peut être monté autrement comme indiqué ci-dessus.

Dans un autre mode de réalisation préféré du ro-

tor utilisé pour la récupération d'énergie, le rotor

est fixé coaxialement sur la cuve et possède un diamè-

tre beaucoup plus faible que celui de la cuve, de pré-

férence légèrement inférieur à la moitié du diamètre de la cuve, de sorte que sa vitesse périphérique est olus faible dans la même proportion que celle de la cuve. Les moyens de transfert comportent toujours un canal de déversement de trop plein annulaire pour le

matériau provenant de la zone de traitement et comDor-

tent un stator comprenant un ou plusieurs organes de transfert fixes possédant une extrémité d'entrée en forme de bec agencée de manière à plonger sensiblement tangentiellement dans l'anneau de matériau situé dans

le canal de déversement, une extrémité de sortie agen-

cée pour décharger le matériau dans les extrémités

d'entrée des canaux du rotor, sensiblement tangentiel-

lement à leur trajet de rotation, et un canal d'écoule-

ment intermédiaire conçu pour conduire le matériau vers la sortie de l'élément de transfert suivant un trajet de faible frottement, dans lequel le matériau conserve

son énergie cinétique et une vitesse sensiblement in-

changée (faibles pertes par friction uniquement). Les canaux forment des concavités semi-circulaires dans une extrémité desquelles est dirigé le matériau et à

l'autre extrémité desquelles il est déchargé. L'éner-

gie disponible à partir du rotor est presque celle qui est nécessaire pour accélérer le matériau jusqu'à la

vitesse superficielle de la masse de matériau.

Bien que le mécanisme de récupération d'énergie des deux modes de réalisation puisse être contenu dans la cuve, le rotor ou le stator trempant directement dans la masse de liquide dans la zone de traitement, on préfère une disposition externe permise par le canal de déversement pour éviter une turbulence dans la masse de liquide et pour la facilité d'accès. On préfère, lorsque cela est faisable, utiliser deux rotors, un pour le processus d'accélération du matériau d'entrée

et l'autre pour le Drocessus de récupération d'énergie.

La présente invention sera mieux comprise à la

lecture de la description qui suit de plusieurs modes

de réalisation particuliers mais non limitatifs, et dans laquelle on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - les figures lA à ID sont des schémas illustrant le principe de l'action du rotor d'échange d'énergie suivant l'invention; - la figure 2 est une vue en plan d'un système de centrifugeuse suivant l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2, montrant d'autres détails de la centrifugeuse de la figure 2; - la figure 4 est une vue schématique suivant la ligne 4-4 de la figure 2, représentant certains aspects

de l'agencement d'entraînement de la cuve de la centri-

fugeuse; - la figure 5 est une vue schématique, suivant la ligne 5-5 de la figure 2, représentant certains aspects de l'agencement d'entraînement de l'accélérateur du matériau d'entrée par échange d'énergie; - la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 3 - la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6;

- la figure 8 est un schéma illustrant le fonc-

tionnement du système du rotor accélérateur du maté-

riau d'entrée par échange d'énergie, utilisé dans la centrifugeuse représentée sur les figures 2 et 3; - la figure 9 est une vue schématique suivant la ligne 9-9 de la figure 2, représentant certains aspects

de l'agencement d'entraînement du système de récupéra-

tion d'énergie, utilisé dans la centrifugeuse repré-

sentée sur les figures 2 et 3; - la figure 10 est une vue en coupe suivant la ligne 10-10 de la figure 3: -la figure 11 est une vue en coupe suivant la ligne 11-11 de la figure 10; - la figure 12 est une vue en coupe d'un élément

de canal du rotor, suivant la ligne 12-12 de la figu-

re 11; - la figure 13 est un schéma, similaire à celui

de la figure 8, illustrant le fonctionnement de l'agen-

cement de récupération d'énergie utilisé dans la cen-

trifugeuse représentée sur les figures 2 et 3; - la figure 14 est une vue en coupe, similaire à celle de la figure 6, d'un autre système d'accéléra-

tion du matériau d'entrée convenant pour une centrifu-

geuse du type représenté sur les figures 2 et 3; - la figure 15 est une vue en coupe suivant la ligne 15-15 de la figure 14;

- la figure 16 est un schéma illustrant le fonc-

tionnement d'un agencement d'accélération du matériau d'entrée par échange de chaleur représenté sur les figures 14 et 15 - la figure 17 est une vue en coupe, similaire à la figure 10, d'un autre mode de réalisation d'un système de récupération d'énergie par conservation de l'énergie; - la figure 18 est une vue en coupe suivant la ligne 18-18 de la figure 17; la figure 19 est une vue en élévation suivant la ligne 19- 19 de la figure 17, représentant certains

aspects du support du canal récupérateur et de l'agen-

cement de réglage:

- la figure 20 est un schéma illustrant le fonc-

tionnement du système de récupération d'énergie repré-

senté sur les figures 17 et 18; et - la figure 21 est une vue schématique suivant

la ligne 21-21 de la figure 20.

En se référant tout d'abord aux schémas des fi-

gures lA et lB, ils illustrent, dans son principe et de façon idéalisée, la façon dont s'effectue l'échange d'énergie dans des rotors utilisés suivant l'invention, du rotor vers le matériau dans des rotors utilisés comme accélérateurs de matériau d'entrée (figure 1A) et du matériau vers le rotor dans des rotors utilisés pour la récupération d'énergie (figure 1B). Sur la

figure 1A, le canal FA accélérateur du matériau d'en-

trée (de forme semi-circulaire et s'étendant sur 1800)

est monté sur un rotor accélérateur du matériau d'en-

trée qui est entrainé en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour d'un axe vertical si- tué en arrière du plan du dessin, avec une vitesse Vc pour le canal lorsqu'il est entraîné par une source d'énergie extérieure; et sur la figure 1B, le canal PR de récupération d'énergie (de forme identique) est monté sur un rotor de récupération d'énergie qui tourne

dans le même sens autour d'un axe vertical situé en ar-

rière du plan du dessin pour obtenir la même vitesse Vc

pour le canal.

Sur la figure 1A, le côté avant du canal FA est concave et le matériau d'entrée M est amené avec une vitesse supposée nulle (VM = 0) à l'extrémité d'entrée

du canal FA. Etant donné que le canal lui-même se dé-

place avec la vitesse Vc et que le matériau est immo-

bile (à l'entrée), la vitesse du matériau par rapport

au canal est égale et opposée à Vci soit VMR = -Vc.

L'amplitude, mais non la direction, de cette vitesse

relative est maintenue jusqu'à la sortie du canal.

Etant donné que le canal inverse la direction de la vitesse relative, la vitesse à la sortie est donnée

par VM = VMR + Vc = 2 Vc* La sortie du canal étant dis-

posée au voisinage immédiat de la surface de la masse de matériau dans la centrifugeuse, la vitesse V. du canal est égale à la moitié de la vitesse (vp) de la

surface de la masse de matériau.

Inversement, comme indiqué sur la figure 1B, le côté de sortie du canal PR du rotor de récupération d'énergie est concave et le matériau M provenant de la surface de la masse dans la cuve arrive tangentiellement à l'extrémité d'entrée du canal PR, sensiblement à la vitesse de la surface de la masse dans la centrifugeuse (cette vitesse étant indiquée par le vecteur Vp). Le

canal PR est entraîné avec une vitesse égale à la moi-

* tié de Vp par échange d'énergie ou Par un agencement

dans lequel le rotor renvoie de l'énergie à la centri-

fugeuse. Dans ce cas, la vitesse relative du matériau pénétrant dans le rotor est donnée par VMR + Vc = VM

et, étant donné que Vc = V /2 = VM/2, la vitesse rela-

tive est également Vp/2. De nouveau, le changement de 1800 dans la direction de la vitesse relative change le signe de V, mais son amplitude reste inchangée

de sorte que, au niveau de la sortie du rotor, la vi-

tesse absolue du matériau est nulle, -VMR + Vc =

Lorsque l'axe de rotation A du rotor est perpen-

diculaire au plan du dessin, comme indiqué sur les figures 1C et 1D, les vitesses réelles des extrémités

des canaux diffèrent proportionnellement à leurs dis-

tances relatives par rapport à l'axe A du rotor, c'est-à-dire que V',i est inférieureà V'Co dans le canal FA' et V'ci est supérieure à V'Co dans le canal PR'. Dans ce cas, l'amplitude de la vitesse relative

est proportionnelle au rayon au niveau duquel la vites-

se est mesurée.

Si les systèmes d'échange d'énergie des figures

1A à 1D avaient un rendement de 100 %, le rotor de ré-

cupération d'énergie pourrait entraîner le rotor accé-

lérateur du matériau d'entrée, les deux tournant avec une vitesse angulaire moitié de celle de la cuve de la

centrifugeuse, aucune source externe n'étant nécessaire.

L'écoulement dans le rotor serait perpendiculaire au déplacement d'un canal. Pour cette raison, l'angle de changement de direction du canal doit habituellement être légèrement inférieur à 1800. Une tolérance est

également admise pour l'effet de friction entre le maté-

riau et les parois directrices et pour le frottement de l'air dans les rotors, en les minimisant dans la

mesure du Possible et au moins pour obtenir une effi-

cacité ou un rendement d'échange de chaleur des rotors égal ou supérieur à70 %. Le résultat de cette tolérance est que la vitesse des passages au niveau de la sortie de l'accélérateur est égale à plus de la moitié de la vitesse de décharge souhaitée. Inversement, la vitesse d'entrée des passages de récupération d'énergie est lé- gèrement inférieure à la moitié de la vitesse de la

masse de matériau. La forme des canaux et leur dimen-

sion angulaire, les diamètres des rotors et les vitesses des canaux sont liées et peuvent être modifiées de façon

appropriée dans des applications particulières.

Un canal de rotor accélérateur possédant la forme représentée aux figures lA ou 1C est conçu de préférence pour tourner avec une vitesse au sommet de plus de la

moitié de la vitesse périphérique de la cuve de la cen-

trifugeuse telle que nécessaire pour contrebalancer les pertes et rendre la vitesse de décharge du matériau au moins égale à la vitesse de la surface de la masse de matériau dans la zone de traitement de la cuve, plus importante si cela est nécessaire de contrebalancer des

pertes de vitesse dans le transfert du matériau du ro-

tor à la zone de traitement. De même, un canal de rotor

de récupération d'énergie possédant la forme représen-

tée sur les figures 1B et 1D est conçu de préférence pour tourner avec une vitesse au sommet inférieure à la

moitié de la vitesse périphérique de la cuve de la cen-

trifugeuse. Ainsi, une énergie externe est nécessaire pour fairf tourner le rotor accélérateur du matériau d'entrée, même lorsqu'il est utilisé en combinaison

avec un rotor de récupération d'énergie.

Pour la description des modes de réalisation re-

présentés sur les autres figures, on se référera tout d'abord de façon générale à la figure 2 qui représente,

en vue en plan partiellement arrachée, une centrifugeu-

se du type à séparation des solides et du liquide avec un convoyeur, ainsi que les branchements avec le moteur et le dispositif d'entraînement, dans laquelle on a

incorporé un mode de réalisation d'un ensemble compre-

nant un rotor d'échange de chaleur et des moyens de transfert, fonctionnant comme système d'accélération du matériau d'entrée, et un autre mode de réalisation d'un tel ensemble servant à récupérer de l'énergie à- partir du matériau déchargé et à renvoyer cette énergie à l'arbre du moteur d'entraînement, comme représenté

plus en détail sur les figures 3 à 13.

En se référant aux figures 2 et 3, la centrifugeu-

se, désignée dans son ensemble par la référence 10, com-

porte un carter 12 dans lequel une cuve centrifugeuse 14 est montée de façon à pouvoir tourner autour d'un axe 16. La cuve 14 possède une longueur d'environ 140 cm et comporte une section cylindrique 18 qui possède un

diamètre intérieur d'environ 61 cm et une longueur d'en-

viron 95 cm, et une section conique 20 possédant une longueur d'environ 29 cm et se rétrécissant suivant un

angle de 10 en direction de l'axe 16 de la centrifugeu-

se. Une section d'extrémité 24 de la cuve pour la sortie

des liquides, qui comporte quatre ouvertures 26 de dé-

charge des liquides et une section d'arbre 30 qui en fait partie intégrante ainsi qu'un bo!tier de palier 32 en faisant également partie intégrante, est fixée à

l'aide de boulons sur une collerette 22 de la cuve.

Un canal de déversement circonférentiel 28 est fixé à l'aide de boulons sur la section d'extrémité 24 de la cuve et tourne avec celle-ci. A l'extrémité opposée de la cuve 14, une section d'extrémité 36 pour la sortie

des solides, qui comporte des ouvertures 38 par les-

quelles les solides sont déchargés et une section d'ar-

bre 40 en faisant partie intégrante, ainsi qu'un boitier de palier 42 en faisant également partie intégrante, est fixée au moyen de boulons sur une collerette 34. Un déversoir cylindrique 44 est également fixé au moyen de boulons et tourne avec la cuve 14. Le carter 12 comporte des plaques extrêmes 46 qui supportent des couvercles

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47 munis de trous de bras et des déflecteurs 48 qui coopèrent avec des collerettes correspondantes 49 sur

la cuve 14.

A l'intérieur de la cuve 14 est monté, de façon à tourner autour de l'axe 16 de la centrifugeuse, un

convoyeur 50 qui comporte un moyen cylindrique d'envi-

ron 35,5 cm de diamètre extérieur et des ailettes hé-

licoidales 54 faisant saillie vers l'extérieur et es-

pacées axialement de 11,5 cm au centre suivant un agencement à double enroulement. Les ailettes 54 du convoyeur comportent une première section cylindrique 56 qui coopère avec la section cylindrique 18 de la

cuve, une première section tronconique 58 qui se rétré-

cit suivant un angle de 100 sur une longueur d'environ 29 cm et coopère avec la section 20 de la cuve; et

une seconde section tronconique 60 qui se rétrécit sui-

vant un angle de 30 et s'étend au-delà de la collerette

34 dans la section d'extrémité 36 de la cuve. Une cham-

bre 70 d'accélération du matériau d'entrée fait partie intégrante du moyeu 52, cette chambre comportant une paroi latérale 72 située à la jonction des sections 56 et 58 du convoyeur, une paroi latérale 74 espacée de la

paroi latérale 72 de manière que leurs surfaces inté-

rieures soient situées à une distance mutuelle de 11,5 cm, et une paroi cylindrique 76 qui possède un diamètre intérieur d'environ 51 cm sur la surface extérieure de laquelle sont fixées des ailettes 54a du convoyeur. Le

moyeu 52 du convoyeur comporte une collerette intérieu-

re 80 sur laquelle est fixé, au moyen de boulons, l'ar-

bre 82 du convoyeur qui est monté de manière à pouvoir tourner, Dar un système de palier et d'étanchéité 84, dans le bottier de palier 32; et un second arbre 90

du convoyeur est fixé de façon similaire sur la colle-

rette 86 du moyeu du convoyeur, cet arbre étant monté de façon à pouvoir Lourner, par un système de palier et

d'étanchéité 92, dans le boitier de palier 42.

Comme indiqué sur la figure 2, les arbres 30 et de la cuve sont montés de façon à pouvoir tourner autour de l'axe 16, par des Daliers à rouleaux dans des supports 100, 102 de paliers-supports monté sur la base 104. Sur la même base 104 que les supports 100, 102 de paliers est monté un moteur d'entraînement 106

de 100 CV qui entraîne en rotation l'arbre d'entraine-

ment 108 qui est monté de façon à pouvoir tourner, par

des paliers, dans des supports 110, 112 de paliers-

supports. Une poulie menante 114 est couplée à l'arbre 108 du moteur et est entraînée par celui-ci, l'énergie d'entraînement étant transmise, par l'intermédiaire de six courroies en V 116, à la poulie menée 118 qui est montée sur l'arbre 30 de la cuve. Comme indiqué sur la figure 4, les courroies 116 sont tendues par un galet

de tension 120 qui est monté, de façon à pouvoir tour-

ner, à l'extrémité du bras-support 122 monté à son

tour de façon pivotante sur l'arbre 124. La Doulie me-

nante est entraînée à 1750 t/mn par l'arbre d'entraine-

ment 108. La poulie menée 118 possède un diamètre pri-

mitif égal à la moitié de celui de la poulie 114 et de

ce fait est entraînée à 3500 t/mn par le moteur 106.

L'arbre 40, à l'autre extrémité de la cuve 14, traverse le support de palier 102 (figure 2) et est fixé sur le

carter de la boite de vitesse 130 dont le train d'en-

grenages (non représenté) est couplé, par l'intermé-

diaire d'un couplage à clavette, à l'arbre 90 du con-

voyeur, à l'intérieur de l'arbre 40, pour faire tourner le moyeu 52 du convoyeur et ses ailettes 54 dans le même sens que la cuve 14, avec une vitesse de rotation légèrement différente de celle de la cuve, dans ce cas

une vitesse de rotation légèrement inférieure. Un ar-

bre 34 à goupille de cisaillement, fixé sur un pignon dans la boite de vitesse 130 et sur un support fixe 136 à l'autre extrémité, sert à empêcher la rotation du pignon dans la boite de vitesse 130, assurant une

protection vis-à-vis d'un couple trop important.

Une conduite d'alimentation 140 (figure 3) est

montée dans l'arbre 82 du convoyeur de manière à tour-

ner autour de l'axe 16 de la centrifugeuse, par des paliers situés dans un ensemble de support extérieur auxiliaire 142 (figure 2) et à l'autre extrémité par un système de palier à billes et d'étanchéité dans le boîtier de palier 144 qui est fixé sur la paroi 74 de la chamb:e 70 d'accélération du matériau d'entrée. Une poulie dentée 146, qui est entraînée par la courroie de distribution 148 et la poulie dentée menante 150

qui est montée sur l'arbre d'entraînement 108, est fi-

xée sur la-conduite d'alimentation 140 qui l'entraîne.

Comme représenté sur la figure 5, un agencement de ten-

sion de la courroie, similaire à l'agencement de tension de la courroie d'entraînement principale représentée sur la figure 4, comprend un galet de tension 152 monté de façon à pouvoir tourner sur un support 154 luimême monté de façon à pivoter sur l'arbre 156 et bloqué en position de mise sous tension de la courroie (comme

indiqué en pointillés) par un écrou indesserrable 158.

Les diamètres primitifs relatifs des poulies 146 et 150 sont choisis de manière que la conduite d'alimentation

soit entraînée à 2490 t/mn.

En se référant de nouveau à la figure 2, le cou-

plage 160 à l'extrémité de. la conduite d'alimentation

est agencé pour être couplé avec un système de con-

duites d'amenée du matériau d'entrée (non représenté).

Le couplage 160 forme un passage d'écoulement qui se

rétrécit vers l'intérieur en direction de la centrifu-

geuse 10 et la conduite d'alimentation tournante 140 possède une section plus large d'accouplement au niveau

de son extrémité d'entrée, qui établit une communica-

tion avec le couplage fixe 160. Le courant d'alimenta-

tion, un mélange de solides et de liquide, est délivré

sous la forme d'une boue et passe par la conduite d'ali-

mentation 140 pour arriver dans la chambre d'accéléra-

tion 70.

D'autres détails du système d'accélération du

matériau d'entrée apparaissent en se référant aux fi-

gures 6 et 7. Comme indiqué ci-dessus, les surfaces

opposées des parois 72 et 74 de la chambre d'accéléra-

tion 70 sont espacées de 11,5 cm et la surface annu-

laire 170 possède un diamètre intérieur d'environ 51 cm.

Dans la paroi 72 est ménagé un réseau circonférentiel de dix-huit orifices 172, chaque orifice possédant un diamètre de 3,8 cm et étant tangentiel à la surface 170. Un réseau circonférentiel similaire de 18 orifices

174-est ménagé dans la paroi 74 de la chambre d'accélé-

ration. Dans la paroi 74 de la chambre d'accélération

est ménagée une ouverture 176 dans laquelle la colle-

rette 178 du boltier de palier 144 est fixée au moyen de boulons. Dans le boltier de palier 144 est logé un

palier à billes 180 qui supporte la conduite d'alimen-

tation 140 de façon qu'elle tourne. Un écrou indesser-

rable 182 et un organe d'espacement 184 appuie le pa-

lier 180 contre l'épaulement 186 de la conduite d'ali-

mentation. Le capuchon de palier 188 est fixé, au moyen de boulons, sur l'extrémité du boltier de palier 144, et des éléments d'étanchéité annulaires 190, 192, 194

ferment de façon étanche le boltier de palier.

Sur la collerette 196 de la conduite d'alimenta-

tion 140 est fixé, au moyen de boulons 198 (figure 7), un rotor 200 d'accélération du matériau d'entrée par

échange de chaleur qui comporte ure plaque de base an-

nulaire 202 possédant un diamètre d'environ 48 cm de diamètre de sorte que sa surface périphérique 204 est

espacée d'environ 1,3 cm de la surface 170 de la cham-

bre d'accélération. La plaque de base 202 comporte un moyeu 206 qui définit un orifice d'entrée 208 et une surface d'étranglement 210. Sur la plaque de base 202 est soudé un réseau de quatre ailettes d'accélération semi-circulaires verticales 212, comportant chacune un bord d'entrée 214 qui se fond avec la surface 210, un

bord de décharge 216 à la périphérie 204 du disque ro-

torique 202, et une surface 218 légèrement incurvée qui

s'étend suivant un rayon de 10,2 cm sur une plage angu-

laire d'environ 1500. Sur les parties intérieures des

ailettes 212 est appuyée et soudée une plaque 220 possé-

dant un diamètre extérieur de 20,4 cm, de sorte qu'un canal d'entrée annulaire d'environ 3,8 cm de large est définie entie des surfaces parallèles du disque de base 202 et de la plaque 220. Au-dessus de chaque ailette 212, extérieurement par rapport à la plaque 220, est disposée une enveloppe 222 qui est inclinée suivant un angle d'environ 100, de sorte qu'est formée une région de sortie des ailettes d'environ 1,3 cm de large. Sur

la plaque 220 est fixé, au moyen de boulons 230, un cou-

vercle 232 qui comporte une surface déflectrice conique

234 alignée et opposée à l'orifice d'entrée 208 du ro-

tor d'accélération pour dévier le matériau d'entrée provenant de la conduite d'alimentation 140 radialement vers l'extérieur vers la région du canal d'entrée des

ailettes 212.

En fonctionnement, comme décrit ci-dessus, la cuve 14 est entraînée en rotation à 3500 t/mn, et dans cette cuve, la boue forme une masse annulaire 240 contre la surface intérieure de la cuve 14, la surface de cette masse étant indiquée par la ligne 242 qui définit la

surface intérieure de la zone de traitement de la cuve.

De façon habituelle nour les centrifugeuses de ce type, la différence de vitesse de rotation entre la cuve 14 et le convoyeur 50 a pour effet que les ailettes 54 du

convoyeur font avancer continuellement le dépôt de so-

lide vers la cuve à partir du matériau qui lui est ame-

né, vers et hors de l'extrémité gauche de diamètre ré-

duit de la cuve, Par les ouvertures 38 ménagées dans la section d'extrémité 36 de la cuve, pour arriver dans un compartiment de décharge 236 dans le carter 12, tandis que le liquide passe, par les orifices 26, dans la section d'extrémité 24 de la cuve, pour arriver dans le canal de déversement 28 dans le compartiment de dé-

charge 238 à l'autre extrémité du carter 12.

La centrifugeuse est agencée de manière que la paroi extérieure 76 de la chambre d'accélération 70 se trouve sous la surface 242 de la masse de matériau 240 et tourne avec sensiblement la même vitesse angulaire

que celle de cette masse de matériau (indiquée schéma-

tiquement par la flèche 244 sur la figure 8). Le rotor accélérateur 200 est entraîné à 2490 t/mn (flèche 246) par l'intermédiaire de la poulie menante 146 et de la conduite d'alimentation 140, et la boue fournie par la conduite d'alimentation 140 circule radialement vers

l'extérieur pour arriver dans la région d'entrée annu-

laire du rotor entre les plaques 202 et 220. La boue introduite est accélérée par les canaux formés- par les

ailettes 212, les plaques 202 et 220 le long des surfa-

ces 218 des ailettes et acquiert une vitesse plus impor-

tante lorsqu'elle circule le long des surfaces 218 des ailettes en direction des sommets 216 des ailettes. La chambre 70 du rotor accélérateur 200 empêche le pompage

du volume d'air important dans-la cuve que le rotor au-

rait autrement tendance à entraîner, et minimise les perturbations de la masse de matériau et la dissipiation

dans l'air de l'effluent, et de ce fait augmente l'effi-

cacité de l'échange d'énergie.

Comme indiqué sur le schéma de la figure 8, les sommets 216 des ailettes ont une forme qui leur permet

de décharger la boue accélérée sensiblement tangentiel-

lement à leur trajet de rotation et au trajet de rota-

tion de la surface 242 de la masse de matériau, avec une vitesse (flèches 248) qui est sensiblement la même

que la vitesse de la surface 242 de la masse de maté-

riau autour de l'axe 16, pour s'intégrer doucement

de façon tangentielle dans la masse 240, avec une tur-

bulence minimale. Ainsi, les sommets des ailettes ser-

vent à transférer la boue entre le rotor et la masse de matériau, sensiblement tangentiellement aux deux. Le matériau dans la masse 240 dans la chambre 70 passe axialement, par les orifices 172, 174, dans la cuve

14 pour être traité par des forces centrifuges iPipor-

tantes, les solides étant entraînés axialement à tra-

vers la masse 240 en direction du déversoir 44, par le

convoyeur 50.

En se référant de nouveau aux figures 2 et 3,

dans la chambre 238 est disposé un système de récupéra-

tion d'énergie qui comporte un rotor 250 de récupéra-

tion d'énergie. Le rotor 250 est monté de façon à pou-

voir tourner sur l'arbre 30 de la cuve, par un palier 252, et comporte une section d'arbre 254 sur laquelle

une poulie dentée 256 est fixée au moyen de boulons.

Comme représenté sur la figure 2, la poulie 256 est couplée, par une courroie de distribution 258, à une poulie 260 qui est montée sur l'arbre d'entraînement 108 du moteur. Comme représenté sur la figure 9, un

agencement de tension de la courroie, similaire à l'a-

gencement de tension de la courroie d'entraînement principale représenté sur la figure 4, comporte un galet de tension 262 monté de façon à pouvoir tourner sur un support 264 qui est monté à son tour de manière

- à pivoter sur un arbre 266 et est fixé dans la posi-

tion de mise sous tension de la courroie (comme indi-

qué en pointillés) par un écrou indesserrable 268. Les diamètres primitifs relatifs des noulies 256 et 260

sont choisis de manière que le rotor 250 de récupéra-

tion d'énergie tourne à 1586 t/mn.

D'autres détails du rotor de récupération d'éner-

gie apparaissent aux figures 10 et 11. Le palier 252 comporte deux unités de palier à billes 272, 274 qui sont montées dans l'arbre 254 du rotor. Des éléments d'étanchéité 276 et 278 et un couvercle 280 ferment de façon étanche l'extrémité extérieure du palier 252; et des éléments d'étanchéité 282 et 284 et un couvercle 286 ferment de façon étanche l'extrémité intérieure du

palier 252 au voisinage du palier à billes 272. Un lan-

ceur 288 est monté sur l'arbre 254 de manière à tourner avec lui, et sur la paroi extrême 46 du carter 12 est fixée une bague déflectrice 290 qui supporte un élément

d'étanchéité 292 qui coopère avec le lanceur 288.

Le rotor 250 de récupération d'énergie comporte un disque 294 disposé radialement qui s'étend dans la masse de matériau entre la section d'extrémité 24 de la cuve pour la décharge des liquides et le canal de déversement 28. Le disque 294 possède un diamètre de 48 cm et un bord 296 dans lequel sont formés quatre évidements 298 s'étendant radialement. Un ensemble 300 formant un canal du rotor est fixé dans chaque

évidement par un boulon 302. Chaque ensemble 300 com-

porte une plaque de base 304 sur laquelle est soudé

un canal tubulaire de décharge 306 qui possède un ori-

fice d'entrée cylindrique 308 normal à la surface 242 de la masse 240 et un orifice de décharge 310 disposé

dans un plan perpendiculaire à l'orifice d'entrée 308.

Chaque canal de décharge 306 possède un diamètre d'en-

viron 2,5 cm et une longueur radiale d'environ 10,2 cm et, comme représenté sur les figures Il et 12, s'étend à partir de l'orifice d'entrée 308, en passant par une première section 312 de changement de direction de 900 et une seconde section 314 de changement de direction

de 900, jusqu'à l'orifice de décharge 310 qui est dis-

posé de manière que la décharge s'effectue suivant un

angle d'environ 450 par rapport à l'axe 16 de la centri-

fugeuse. La position radiale de chaque orifice d'entrée 308 est réglable et chaque orifice 308 est positionné de manière à être partiellement immergé dans la masse

24 9502 1

240, comme indiqué sur les figures 10, il et 13.

En fonctionnement, le rotor 250 de récupération d'énergie est entraîné à un régime de ralenti de 1586 t/mn par la courroie de distribution 258 de sorte que la vitesse tangentielle des entrées 308 du rotor est

approximativement égale à 40 % de la vitesse tangen-

tielle de la surface 242 de la masse de matériau. Comme indiqué à la figure 13, les orifices d'entrée 308 des

canaux ramassent le liquide sensiblement tangentielle-

ment à la surface 242 de la masse, ledit liquide circu-

lant radialement vers l'intérieur des canaux 306 (comme indiqué par les flèches 316) et transfère de l'énergie au rotor 250.de récupération d'énergie (comme décrit ci-dessus en se référant aux figures 1B et 1D) et cette énergie est renvoyée, par la poulie 256 et la courroie d'entraînement 258 à l'arbre 108 du rotor du système d'entraînement. Le liquide ramassé passe des orifices 310 dans le compartiment de recueillement 238 pour être évacué du fond du carter 12 par des couplages de

conduites (non représenté).

Un autre système d'accélération du matériau d'en-

trée, pouvant être utilisé dans une centrifugeuse du type représenté aux figures 2 et 3, est représenté aux

figures 14 et 15. La chambre d'accélération 70' com-

porte des parois opposées similaires 72', 74' s'éten-

dant radialement et une surface annulaire 170' qui pos-

sède un diamètre intérieur d'environ 51 cm. Un réseau circonférentiel d'orifices de décharge 172', 174' est formé dans chaque paroi de la chambre. Un bottier de palier 144' est fixe sur la collerette 320 du moyeu du convoyeur et contient un palier 180' et des éléments d'étanchéité associés. La conduite d'alimentation 140',

fixe dans ce mode de réalisation, comporte une colle-

rette 196' sur laquelle est fixé, au moyen de boulons, un stator 322 d'accélération du matériau d'entrée qui comporte une plaque de base annulaire 324 possédant une

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surface Dériphérique 326 située à. une distance d'envi-

ron 1,3 cm de la surface 170' de la chambre d'accélé-

ration. Un réseau de 16 ailettes statoriques 330 et un disque de fermeture 332 sont soudés sur la plaque de base 324. Sur la paroi 72' de la chambre d'accélération est fixé, au moyen de boulons, un rotor accélérateur 340 qui comporte un disque de base 342 comprenant un cône déflecteur 234' en faisant partie intégrante. A partir du disque de base 342 font saillie deux ailettes

d'accélération 344 dont chacune comporte un bord d'en-

trée 346 qui se fond avec la surface d'entrée 210', un

bord de décharge 348 à la périphérie du disque rotori-

que 342, et une surface légèrement incurvée 350 qui occupe une plage angulaire d'environ 1500. Une plaque 352 est soudée sur les bords supérieurs des ailettes 344 et s'étend parallèlement à la surface du disque 342 pour former avec les ailettes 344 des canaux fermés sur le rotor. Chaque ailette statorique 330 possède un bord d'entrée 354 à la périphérie intérieure du stator, un bord de décharge 356 à la périphérie extérieure du

stator, et une surface légèrement incurvée 358, prolon-

* geant les ailettes rotoriques 344, qui occupe une plage

angulaire d'environ 90 .

Le fonctionnement de cet agencement d'accéléra-

tion du matériau d'entrée est similaire à celui de l'ac-

célérateur représenté sur les figures 6 et 7. La cuve

14' est entraînée en rotation à 3500 t/mn. La boue de-

vant être séparée est amenée par la conduite d'alimen-

tation non tournante 140' et nasse par le passage d'en-

trée 210' pour être dévié radialement vers l'extérieur par la surface 234' en direction des ailettes du rotor accélérateur 340. Comme le rotor 340 est fixé sur le moyeu 52 du convoyeur, il tourne dans le même sens et sensiblement à la même vitesse que la cuve 14 (environ

3490 t/mn), comme indiqué nar la flèche 360 (figure 16).

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La boue introduite est accélérée par les ailettes 360 autour de l'axe de courbure des ailettes, jusqu'à une vitesse plus importante (comme indiqué par des vecteurs

362) que la vitesse périphérique du rotor, et est dé-

chargée pour circuler dans les passages entre les ai- lettes statoriques 330 et sort au niveau des sommets 356 de ces ailettes sensiblement tangentiellement à la surface 242' de la masse de matériau (comme indiqué en 364). Le diamètre du rotor accélérateur 340 et la forme

de ses ailettes 344 sont choisis en fonction de la vi-

tesse de rotation du convoyeur sur lequel il est fixé, de manière que la vitesse de décharge de la boue hors

du rotor so.it sensiblement égale à la vitesse de la zo-

ne de traitement définie par la surface 242' de la mas-

se, ou de préférence dépasse la vitesse de cette surfa-

ce d'une valeur suffisante pour contrebalancer les per-

tes par friction dans le stator. Ainsi, la boue arrive sensiblement tangentiellement à la surface 242' et à la même vitesse, et s'intègre doucement dans la masse

240' avec une turbulence minimale, comme indiqué sché-

matiquement par des flèches 364 sur la figure 16. L'éco-

nomie d'énergie a lieu dans le rotor en raison de l'ac-

célération de la boue et de la décharge s'effectuant

sensiblement tangentiellement et à une vitesse sensible-

ment égale à celle de la surface de la masse de matériau.

Les figures 17 et 18 représentent un autre mode de réalisation d'un système de récupération d'énergie

destiné à être disposé à l'extrémité de sortie des li-

quides de la cuve 14" de la centrifugeuse. Ce système

de récupération d'énergie comporte un conduit récupéra-

teur 370 qui est fixé sur la paroi extrême 46" du car-

ter 12" par un support de montage 372. Le conduit récu-

pérateur 370 comporte un orifice d'entrée 374 disposé normalement à la surface 242" de la masse de matériau

et un orifice de sortie 376. L'axe d'entrée 378 du con-

duit 370 est tangent à la surface 242" de la masse 240" et son axe de décharge 380 forme un angle d'environ 1350 avec l'axe d'entrée 378. Comme indiqué sur la figure 19, la paroi extrême 460 comporte des fentes

382 (parallèles à l'axe de décharge 380) dans lesquel-

les des goujons du support de montage 372 du conduit

370 sont fixés par des écrous 384, de manière à pou-

voir régler ce conduit 370 suivant un trajet parallèle

à l'axe de décharge 380, permettant de régler l'empla-

cement de l'orifice d'entrée 374 par rapport à la sur-

face de la masse 240", entre une profondeur minimale

242A de la masse d'environ 2,5 cm et une profondeur -

maximale 242B de la masse d'environ 5,7 cm.

Le rotor 390 de récupération d'énergie est fixé sur l'arbre 30" de la cuve pour tourner avec celle-ci,

et comporte un moyeu 392 sur lequel est monté un ré-

seau de 12 aubes 394 s'étendant radialement. Chaque au-

be occupe une plage angulaire d'environ 1700, comme indiqué sur la figure 21, et son contour et son agence-

ment par rapport à l'axe 380 de décharge du liquide du

conduit 370 sont tels que le jet 396 de liquide recueil-

li Dar le conduit 370 arrive sur la partie intérieure 398 de chaque aube 394 sensiblement tangentiellement à son trajet de rotation, et circule le long de l'aube pour être déchargé par le bord extérieur 400, suivant des trajets indiqués de façon générale par la flèche 402, vers l'extérieur du canal de déversement 28", pour

arriver dans le compartiment de réception 238.

Dans cet agencement de récupération d'énergie, le liquide provenant de la surface 242" de la masse est

dirigé radialement vers l'intérieur par le conduit récu-

pérateur 370 pour être projeté contre les aubes 394 qui sont fixées sur la cuve 14", cet effet de projection transfère de l'énergie pour entraîner directement la cuve 14" de la centrifugeuse et de ce fait récupérer de l'énergie à partir du liauide déchargé de la masse de matériau 240". Le diamètre du trajet de rotation circulaire des extrémités des aubes 394 est légèrement inférieur à la moitié du diamètre de la surface 242" de la masse de matériau, de sorte que les aubes 394 tournent à une vitesse inférieure à la moitié de la vitesse de la surface de la masse. Ainsi, le liquide provenant de la masse et frapDant les aubes avec une vitesse tangentielle importante, presque égale à la vitesse de la surface 242" de la masse, applique une

force d'entraînement au rotor 390.

Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail-

leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite

nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'ap-

plication qui ont été plus particulièrement envisagés;

elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.

24 9502 1

Claims (29)

REVENDICATIONS

1. Centrifugeuse comportant une cuve avec une zone de traitement annulaire dans la Dartie extérieure

de cette cuve, des moyens nour faire tourner ladite cu-

ve autour d'un axe pour mettre le matériau dans ladite zone sous la forme d'une masse annulaire pour soumettre le matériau de ladite masse à un traitement par des

forces centrifuges, des moyens d'alimentation pour four-

nir un matériau, s'écoulant sous forme liquide, devant être traité à ladite zone de traitement annulaire, et

des moyens de décharge pour décharger le matériau s'é-

coulant sous forme liquide de ladite zone de traitement

et de ladite cuve tandis que celle-ci tourne, caracté-

riséeen ce que, pour conserver de l'énergie, au moins les moyens d'alimentation ou les moyens de décharge comportent un rotor d'échange d'énergie monté de façon à tourner autour d'un axe et muni d'au moins un organe formant un canal de changement de direction d'écoulement du matériau, espacé de l'axe du rotor d'une distance inférieure au rayon maximal de la cuve dans la région de la zone de traitement, ledit organe formant canal

étant construit et agencé de manière à guider l'écoule-

ment de matériau d'une extrémité d'entrée vers une ex-

trémité de sortie tout en changeant la direction d'é-

coulement du matériau d'au moins environ 900 de façon à effectuer un transfert d'énergie du matériau au rotor ou inversement, avec une efficacité d'au moins 70 %,

des moyens de transfert agencés Dour diriger le trans-

fert de matériau entre ladite masse annulaire dans la-

dite zone de traitement et une extrémité de l'organe formant canal, suivant un trajet sensiblement tangent à la surface de la masse annulaire au niveau de son interface avec celle-ci, et sensiblement tangent au

trajet de rotation de ladite extrémité de l'organe for-

mant canal au niveau de son interface avec celle-ci, tout en maintenant l'énergie cinétique du matériau

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transféré sensiblement inchangée; et des moyens mo-

teurs couplés audit rotor pour transformer ledit trans-

fert d'énergie en économie d'énergie.

2. Centrifugeuse suivant la revendication 1, ca-

ractérisée en ce que le rotor possède un diamètre plus

faible que la surface intérieure de ladite zone.

3. Centrifugeuse suivant la revendication 1, ca-

ractérisée en ce que le rotor est monté de façon à tour-

ner autour de l'axe de la cuve, dans le même sens que

la cuve.

4. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle com-

porte en outre des moyens d'entraînement pour faire tourner le rotor àune vitesse telle que la vitesse

de l'organe formant canal du rotor soit nettement infé-

rieure à la vitesse de ladite zone.

5. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le rotor

comprend lesdits moyens de transfert.

6. Centrifugeuse suivant la revendication 5, ca-

ractérisée en ce que les moyens de transfert comprennent

une extrémité de l'organe formant canal.

7. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des re-

vendications 1 à 3, caractérisée en ce que le rotor possède un diamètre nettement inférieur à celui de la surface intérieure de ladite zone et en ce que lesdits

moyens de transfert comprennent une structure statori-

que fixe s'étendant entre le rotor et ladite zone.

8. Centrifugeuse suivant la revendication 7, ca-

ractérisée en ce que ladite structure statorique com-

porte plusieurs ailettes qui définissent des passages d'écoulement incurvés s'étendant entre la Dériphérie

du rotor et la surface de la masse annulaire.

9. Centrifugeuse suivant la revendication 7, ca-

ractérisée en ce que ladite structure statorique se présente sous la forme d'un organe tubulaire s'étendant entre la surface de la masse annulaire et la périphérie

du rotor.

10. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle com-

porte en outre des moyens pour régler la position ra- diale de l'interface des moyens de transfert et de la

surface de ladite masse annulaire.

11. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le rotor

est monté de façon à tourner autour du même axe que la

cuve et que la périphérie du rotor est située au voisi-

nage immédiat de la surface intérieure de la zone de

traitement annulaire.

12. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le rotor

est monté de façon à tourner autour du même axe et sensiblement à la même vitesse que la cuve, et que la périphérie du rotor possède un diamètre nettement plus faible que celui de la surface intérieure de la zone de

traitement annulaire.

13. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 12, caractérisée en ce que ledit

organe formant canal possède une configuration tubu-

laire. 14. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ledit

organe formant canal possède une surface lisse qui est

incurvée autour d'un axe Parallèle à l'axe du rotor.

15. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 12, caractérisée en ce que ledit

organe formant canal possède une surface lisse qui est incurvée autour d'un axe perpendiculaire à l'axe du rotor. 16. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications I à 15, caractérisée en ce que les

moyens d'alimentation et les moyens de décharge com-

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portent chacun un rotor d'échange d'énergie.

17. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 16, caractérisée en ce que les

moyens d'alimentation comportent un rotor construit et agencé de manière à recevoir le matériau au voisinage de son axe et à le déplacer vers l'extérieur vers une extrémité de décharge du canal dudit rotor tout en

l'accélérant de manière qu'il sorte de ladite extré-

mité de décharge à une vitesse au moins égale à 1,4

fois la vitesse périphérique dudit rotor, et que les-

dits moyens moteurs comprennent des moyens d'entraine-

ment pour faire tourner le rotor à une vitesse réduite

par ledit transfert d'énergie.

18. Centrifugeuse suivant la revendication 17,

caractérisée en ce que le rotor comprend plusieurs or-

ganes formant canaux se présentant sous la forme de canaux incurvés de manière que le matériau y circule

radialement vers l'extérieur.

19. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 18, caractérisée en ce que lesdits

-moyens de décharge comportent un dit rotor construit

et agencé de manière à recevoir le matériau au voisi-

nage de sa périphérie et à le déplacer vers une extré-

mité de décharge de canal dudit rotor tout en décélé-

rant le matériau de manière qu'il soit déchargé de cette extrémité de décharge avec une vitesse qui est faible par rapport à la vitesse tangentielle de la surface de la masse, et que lesdits moyens moteurs comportent des moyens couplés audit rotor pour dériver de l'énergie de la force de rotation appliquée audit rotor Dar ledit

transfert d'énergie.

20. Centrifugeuse suivant la revendication 19, ca-

ractérisé en ce que ledit rotor comporte plusieurs or-

ganes formant canaux se présentant sous la forme de ca-

naux incurvés de manière que le matériau y circule ra-

dialement vers l'intérieur.

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21. Centrifugeuse suivant la revendication 19, caractérisée en ce que ledit rotor comporte plusieurs organes formant canaux munis d'extrémitésde décharge

plus proches de l'axe du rotor que les extrémités d'en-

trée. 22. Centrifugeuse suivant la revendication 19,

caractérisée en ce que le rotor comporte plusieurs or-

ganes formant canaux munis d'extrémités d'entrée qui sont sensiblement à la même distance radiale de l'axe

du rotor que les extrémités de décharge.

23. Centrifugeuse suivant la revendication 19,

caractérisée en ce que les moyens de décharge compor-

tent des moyens pour décharger continuellement de la cuve une fraction essentiellement liquide du matériau traité dans la cuve comprenant ledit rotor, en ce aue les moyens de transfert sont agencés nour plonger dans une couche annulaire de matériau qui tourne avec la cuve sensiblement à la même vitesse angulaire que le

matériau dans ladite zone, et en ce que les moyens mo-

teurs comportent des moyens couplant ledit rotor de

moyeu en appliquant de l'énergie aux movens de rota-

tion de la cuve.

24. Centrifugeuse suivant la revendication 23,

caractérisée en ce que les moyens de transfert compor-

tent également une structure de canal de déversement à

une extrémité de ladite zone de traitement nour présen-

ter une couche annulaire de ladite fraction liquide à l'extrémité d'entrée des moyens de transfert et au moins un bec construit et agencée de manière que son extrémité d'entrée plonge dans ladite couche annulaire cour ramasser le matériau sensiblement tangentiellement

à partir de ladite couche.

25. Centrifugeuse suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 24, pour séparer les solides du li-

quide du ffatériau, caractérisée en ce qu'elle comnorte au moins une sortie pour décharger les solides sénarés,

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un mécanisme convoyeur dans ladite cuve et des moyens pour faire tourner ledit mécanisme convoyeur autour de

l'axe de la cuve pour faire déplacer les solides sépa-

rés longitudinalement par rapport à l'axe de la cuve, vers ladite sortie. 26. Centrifugeuse suivant la revendication 25, caractérisée en ce que ledit rotor se trouve dans les moyens d'alimentation et possède un diamètre nettement inférieur à la surface intérieure de ladite zone, en ce

que les moyens de transfert comprennent un réseau d'ai-

lettes statoriques fixes entourant le rotor et s'éten-

dant entre le rotor et la surface intérieure de ladite zone, et en ce que des moyens sont prévus pour faire tourner le rotor comprenant ledit mécanisme convoyeur,

le rotor y étant fixé pour tourner en même temps.

27. Centrifugeuse suivant la revendication 25, caractérisée en ce que le rotor se trouve dans les moyens d'alimentation, possède un diamètre légèrement inférieur à la surface intérieure de ladite zone et comprend des moyens de transfert, et en ce que des moyens sont Drévus pour faire tourner le rotor à une vitesse angulaire plus faible que celle du mécanisme convoyeur. 28. Centrifugeuse suivant la revendication 25

pour séparer les solides du matériau d'entrée, carac-

térisée en ce que le mécanisme convoyeur comnrend au moins une ailette convoyeuse s'étendant hélicoidalement

autour dudit axe et des moyens pour faire tourner la-

dite ailette autour dudit axe avec une vitesse de ro-

tation différente de celle de la cuve pour faire dé-

nlacer les solides séparés, et en ce que les moyens d'alimentation comportent un rotor d'échange d'énergie et une conduite d'alimentation qui possède une sortie de décharge sur l'axe de la cuve, le rotor des moyens d'alimentation possédant une entrée pour recevoir le

matériau déchargé de la sortie de la conduite d'alimen-

tation et plusieurs organes formant canaux s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de ladite entrée, et le rotor des moyens d'alimentation étant disposé dans un carter fixé sur ledit convoyeur, la périphérie du carter du rotor étant disposée dans la zone de

traitement annulaire et ce carter Possédant des orifi-

ces pour le passage de matériau du carter dans la masse

annulaire de matériau.

29. Centrifugeuse suivant la revendication 24, caractérisée en ce que le carter du rotor est disposé

entre les extrémités de la cuve et en ce que la condui-

te d'alimentation s'étend coaxialement à travers ladite

cuve jusqu'au carter du rotor.

30. Procédé de traitement d'un matériau s'écou-

lant sous forme liquide dans une centrifugeuse, qui consiste à amener le matériau à une cuve centrifugeuse tournant autour d'un axe de manière que le matériau forme une masse annulaire dans la zone de traitement dans la partie extérieure de la cuve o il est soumis

à un traitement par des forces centrifuges, et à dé-

charger le matériau traité s'écoulant sous forme de

liquide de la cuve, caractérisé en ce que, pour conser-

ver l'énergie par échange d'énergie, il consiste en

outre, au moins dans l'opération d'alimentation en ma-

tériau ou de déchargement du matériau, à faire circuler le matériau dans au moins un canal d'un rotor tournant autour d'un axe avec une vitesse telle que la vitesse

de chaque extrémité dudit canal est nettement inférieu-

re à la vitesse du matériau dans ladite zone de traite-

ment à la surface de ladite masse, et alors que le ma-

tériau est éloigné de l'axe du rotor d'une distance inférieure au rayon maximal de la cuve dans ladite zone de traitement; à changer dans ce canal la direction d'écoulement du matériau d'au moins. 90 de manière à effectuer un transfert d'énergie du matériau au rotor ou inversement, avec une efficacité d'au moins 70 X; à transférer le matériau entre le rotor et ladite masse

suivant au moins un courant qui est sensiblement tan-

gent à la surface de ladite masse au niveau de son in-

terface avec celui-ci et sensiblement tangent au trajet de rotation d'une extrémité dudit canal au niveau de

son interface avec celle-ci, tout en maintenant l'éner-

gie cinétique du matériau transféré sensiblement inchan-

gée; et à transformer ce transfert d'énergie en écono-

mie d'énergie.

I1. Procédé suivant la revendication 30, caracté-

risé en ce que le rotor tourne autour de l'axe de la

cuve, dans le même sens que celle-ci.

32. Procédé suivant la revendication 30 ou 31, caractérisé en ce que dans l'opération d'alimentation, ledit matériau est déchargé du rotor avec une vitesse égale à au moins 1,4 fois la vitesse périphérique du rotor.

33. Procédé suivant l'une quelconque des revendi-

cations 30 à 32, caractérisé en ce que, dans l'opéra-

tion de déchargement, le matériau est déchargé du rotor

avec une vitesse qui est faible par rapport à la vi-

tesse tangentielle de la surface de la masse.

34. Procédé suivant l'une quelconque des revendi-

cations 30 à 33, caractérisé en ce que le canal fait circuler le matériau suivant un trajet incurvé de façon

générale autour d'un centre situé entre l'axe de rota-

tion du rotor et l'extrémité extérieure dudit canal.

35. Procédé suivant l'une quelconque des revendi-

cations 30 à 34, caractérisé en ce que le transfert

d'énergie est appliqué directement pour réduire l'éner-

gie nécessaire pour faire tourner la cuve, en fixant ledit rotor sur la cuve de manière que l'entrée du canal

soit espacée de l'axe de la cuve d'une distance infé-

rieure à la moitié du ravon de la cuve.