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Procédé et dispositif pour la préparation de l'argile.
L'invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la préparation de l'argile ou de la terre glaise.
Le procédé consiste, d'une part, à séparer de l'argile brute des éléments étrangers en morceaux ou grossiers et lourds, et, d'autre part, à délayer en même temps les gros morceaux d'argile et à rendre l'argile plastique.
L'invention est caractérisée par le fait que l'on introduit des masses d'argile humides dans un centrifugeur et qu'on les y soumet à une action c ent rifuge. On règle la marche du centrifugeur de façon à séparer de l'argile les éléments étrangers, en morceaux, ou grossiers et lourds$ et, en même temps, de façon à désagréger, à mouiller et à rendre homogène la masse d'argile.
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L'inventeur a découvert, ce qui était loin d'être évident à priori, qu'une masse d'argile humide, qui contient des éléments étrangers en morceaux ou grossiers et lourds se comporte dans un centrifugeur de manière très analogue à une suspension de particules solides dans un liquide et que, pour obtenir, séparés, dans cette masse, d'une part, de l'argile humide, et, d'autre part, les éléments étrangers en morceaux, ou grossiers et lourds, cela ne dépend que de la vitesse de rotation du centrifugeur et du degré d'humidité de la masse d'argile. L'inventeur a, de plus, découvert que, pendant ce traitement centrifuge, la masse d'argile se désagrège, se mouille et devient homogène. L'eau ajoutée à l'argile pénètre très vite dans la masse d'argile.
Lorsqu'on introduit de l'argile brute et de l'eau dans un centrifugeur, et qu'on le met en marche, la totalité du contenu du centrifugeur est appliquée sur les parois du récipient, et de telle façon que les éléments étrangers grossiers et lourds se rassemblent dans les parties inférieures, contre les parois du récipient, tandis que les particules d'argile et l'eau grimpent, pour ainsi dire, le long des parois du récipient, par suite de la désagrégation des masses d'argile. Dans une première phase, la masse d'argile dirigée vers les parois du récipient est plus pauvre en eau que celle qui est dirigée davantage vers l'intérieur du centrifugeur.
Mais si, pendant la marche du centrifugeur, on y introduit une nouvelle masse d'argile, la masse est alors forcée dans la couche riche en eau, elle s'y imprègne fortement d'humidité et il s'y produit également de nouveau une couche plus pauvre en eau et une couche plus riche en eau, et ainsi de suite. Lorsque le centrifugeur continue à tourner, la masse d'argile continue à grimper sur les parois du récipient en
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remontant davantage, pour finalement s'écouler par dessus le bord du récipient.
Les éléments grossiers se rassemblent dans la partie inférieure du centrifugeur, où les parties d'argile en morceaux se ramollissent. Il suffit, pour cette raison, de s'arranger pour que l'on puisse enlever de manière continue ou intermittente les pierres ou les éléments semblables qui se déposent.
Mais, outre les éléments étrangers grossiers et lourds séparés des masses d'argile, il existe encore dans l'argile des éléments étrangers d'une autre nature, par exemple des racines et des éléments analogues. On a constaté qu'on peut facilement enlever ces éléments, en forçant la masse d'argile à passer, sous l'action de la force centrifuge, à travers un dispositif du type d'une grille.
On munit, par exemple, l'extrémité supérieure du récipient du centrifugeur d'une grille, de sorte que l'argile qui grimpe le long des parois du récipient doit traverser cette grille pour arriver vers l'extérieur,
Il est particulièrement avantageux de prévoir les quantités d'argile et d'eau à introduire dans le cen- trifugeur, et la teneur en eau de la masse d'argile, de façon que cette masse présente une mollesse plus grande que celle qui serait nécessaire pour la mettre sous forme plastique, mais que, d'autre part, toutefois, elle ne contienne pas assez d'eau pour présenter le caractère d'un liquide.
On a prévu, en particulier, de préférence, pour la réalisation du procédé conforme à l'invention, un cen- trifugeur, dont la partie inférieure est cylindrique ou
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tronconique, et la partie supérieure est constituée par un plateau de grand diamètre. On donne à la partie inférieure la forme tronconique, de façon à obtenir, ainsi, que les éléments étrangers grossiers et lourds soient guidés vers le haut et vers l'extérieur, à l'endroit où les boules dures d'argile sont plus facilement ramollies.
On peut munir la partie inférieure d'orifices (que l'on peut fermer) pour enlever de manière continue ou intermittente les éléments étrangers, grossiers ou en morceaux, isolés.
Pour recevoir les masses d'argile sortant du centrifugeur, il est préférable de munir la totalité du centrifugeur ou sa partie supérieure d'une enveloppe, contre les parois de laquelle est projetée la masse d'argile rejetée hors du centrifugeur. On peut aussi, constituer la partie inférieure de l'enveloppe par une trémie, et installer à l'extrémité inférieure de la trémie une vis sans fin de transport ou un autre organe de transport , qui enlève les masses d'argile qui sortent continuellement du centrifugeur et qui tombent vers le bas dans la trémie.
On peut installer sur le plateau supérieur une ou plusieurs tôles de garde inclinées.
On introduit, de préférence, autant que possible, la matière à traiter dans le centre ou à proximité du centre du centrifugeur tournant. On installe, par exemple, à l'extrémité supérieure de l'arbre central vertical, une trémie de chargement, dont l'orifice inférieur conduit jusqu'à une partie cylindrique ou tronconique du centrifugeur située au-dessouso
Lorsque l'appareil comporte une partie cylindrique ou tronconique inférieure et un plateau supérieur, ce qui
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constitue la disposition la plus avantageuse, le dispositif destiné à arrêter les racines et les éléments semblables est constitué,par un dispositif du type d'une grille, de préférence par une couronne grillagée, qui est installée sur le plateau supérieur.
Le plateau supérieur peut être conformé entièrement ou partiellement comme un filtre ou un tamis. De préférence, les surfaces qui limitent latéralement le plateau sont conformées comme un filtre ou un tamis, parce qu'on a constaté qu'il était préférable, pour séparer les éléments étrangers grossiers et lourds, de travailler avec une masse d'argile ayant une teneur en eau plus élevée que celle qui est nécessaire ou préférable uniquement pour travailler ultérieurement l'argile à la presse.
En donnant aux surfaces qui limitent le plateau une texture filtrante, l'eau s'échappe en partie de la masse d'argile sous l'action de la force centrifuge, Comme le diamètre du plateau supérieur est, de préférence, plus grand que celui de la partie inférieure du centrifugeur, la pression, avec laquelle la masse d'argile est appliquée contre la surface du filtre est très considérable et, par suite, détermine la séparation de l'eau. La conformation en filtre de la surface même du plateau apporte également une aide dans ce senso Il est avantageux de ramener, à la partie inférieure du centrifugeur, l'eau passant à travers la surface du filtre, à l'aide de conduits, qui sont placés au-dessous du filtre, pour améliorer en cette partie inférieure la désagrégation et la séparation.
On doit encore remarquer qu'on a, de plus, constaté qu'il est préférable de placer sur le plateau supérieur, au début de la marche du centrifugeur, des matières
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qui ne gonflent pas, à petits grains et même en poudre, comme de la brique en poudre, du sable ou des matières semblables, jusqu'au bord de déversement de la tôle supé- rieure, ce qui favorise l'action de filtrage.
On a représenté, à titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation du dispositif conforme à l'invention, sur le dessin joint dans lequel :
La figure l est une coupe en long verticale du centrifugeur.
La figure 2 est une coupe en long verticale de la partie supérieure d'une variante de centrifugeur.
La figure 3 montre une coupe longitudinale avec des variantes du centrifugeur, seule la partie de gauche étant représentée.
La figure 4 montre une constitution du centri- fugeur avec dispositif à vide.
La figure 5 montre une coupe partielle de la par- tie inférieure.
Le centrifugeur comprend un récipient que l'on fait tourner autour de l'axe central a. La commande de cet arbre.central, qui peut être effectuée par le haut ou par le bas, soit par des engrenages droits ou coniques, soit directement par courroie, soit par moteur électrique accouplé directement, n'est pas représentée sur le dessin.
Le récipient comporte une partie tronconique b, qui se prolonge vers le bas par une partie cylindrique c, au bas de laquelle se rattache le collecteur élargi d, qui est fermé à sa partie supérieure sur son pourtour par des plaques e amovibles, et, à sa partie inférieure, par le plateau f.
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A la partie supérieure de la partie tronconique b, se trouve fixé le plateau g, qui comporte, latéralement, deux tôles de garde h et i. Une couronne grillagée k est montée sur le plateau g. Le produit à traiter est intro- duit par la trémie 1, qui se prolonge en une partie cylin- drique m. L'arbre central est relié aux différentes parties de la cage par les organes n1 n2 n3.
L'arbre central est supporté, en o ,à sa partie supérieure, et en p à sa partie inférieure.
Les tôles h constituent, de préférence, des sur- faces filtrantes et, dans ce but, ces tôles sont munies de tamis à mailles étroites de dimensions différentes. Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, on a prévu deux tôles, pour obtenir également sur le plateau supérieur une séparation plus complète de la masse à traiter ; on prévoit, de plus, éventuellement, entre les tôles h et! un couvercle q, pour maintenir hors de la masse les parties' encore plus grosses qui viendraient à s'y trouver. On peut également prévoir ce couvercle amo- vible. La tôle i, qui est à arête vive, pénètre alors, de deux centimètres par exemple, dans le plateau.
De même, le plateau g peut être constitué par une grille ou par un tamis. On peut, en outre, installer autour des tôles h, i et au-dessous du plateau g une enveloppe (non représentée sur le dessin) qui ramène dans la partie inférieure du centrifugeur (par exemple en c) l'eau qui y parvient.
L'ensemble du centrifugeur est placé à l'inté- rieur d'un récipient r, dont la partie inférieure est en forme de trémie. Une vis sans fin s est installée à -
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l'extrémité inférieure de la trémie pour évacuer la matière traitée qui s'y rassemble. Le récipient comporte des portes r1.
La figure 2 représente un mode de réalisation de la partie supérieure du centrifugeur, dans laquelle la couronne grillagée k est inclinée obliquement sur la plateau supérieur, et dirigée à peu près parallèlement à la surface qui limite la partie supérieure. La couronne grillagée est couverte à sa partie supérieure par un disque annulaire t, pour empêcher que la masse à traiter dans le centrifugeur ne passe par-dessus la couronne grillagée. On doit, au contraire, forcer la masse à passer à travers les barreaux de la grille. Dans ce mode de réalisation, on maintient de préférence les barreaux de la couronne grillagée très rapprochés, c'est-à-dire que l'on prévoit l'espace situé entre chaque barreau aussi étroit que possible, pour empêcher des petites pierres ou des corps étrangers de petites dimensions de passer.
Les parois qui limitent le centrifugeur se prolongent directement au-dessous de la couronne grillagée suivant une surface inclinée sur la verticale, sensiblement de même inclinaison que celle de la couronne, On peut donner à la surface inclinée une autre inclinaison, plus grande ou plus petite; il est simplement recommandé d'éviter un gradin en ce point. La surface inclinée est limitée à sa partie supérieure par des clapets u.
Ceux-ci ont la forme de segments d'un cercle dont le centre est sur l'axe du centrifugeur, et ils se meuvent autour de charnières placées dans la direction des cordes de la circonférence précitée, Ces clapets u sont, de préférence, disposés et leur poids est prévu de telle façon qu'ils ne
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se ferment que lorsque le centrifugeur est en marche, et ne s'ouvrent que sous la pression exercée par la masse d'ar- gile qui arrive de la partie inférieure du centrifugeur, de sorte qu'ils restent fermés, aussi longtemps que de l'eau seule arrive jusqu'à eux.
On peut installer à la surface inférieure et sous la partie centrale des clapets une garniture, par exemple en caoutchouc ou en matières analo- gues, de façon que les particules d'argile très lourdes, qui se déposent sous l'action de la force centrifuge, em- pêchent l'eau de pénétrer en ce point. Cette eau, au con- traire, est forcée de remonter dans un collecteur (non représenté) annulaire qui tourne avec l'appareil à partir duquel elle peut être dirigée, par un tuyau de décharge, dans une rigole fixe qui l'entoure, ou bien vers la partie inférieure du centrifugeur.
Il est avantageux de prolonger la trémie d'amenée plus loin vers le bas. Suivant la figure 3 on peut prévoir au-dessus de la trémie d'amenée ou dans sa partie supérieu- re une disposition de dents w qui sont placées obliquement vers le haut dans le sens de la rotation, ce qui a pour conséquce une plus forte attraction de la matière débitée vers le bas. En cas de nombres de tours très élevés du cen- trifugeur, les entretoisements pourraient en cas d'argile ramollie maintenir la matière dans la trémie.
Il est important pour l'opération de centrifugation que l'eau ajoutée à l'argile pour la désagrégation soit main- tenue dans la partie intérieure du centrifugeur et en con- séquence que cette partie puisse être maintenue fermée vers le haut. A cet effet on a fixé à l'arbre, dans la partie supérieure de la trémie, des tiges 1 qui peuvent se soulever @
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sous la force centrifuge et former une obturation complète vers le haut, mais laissent d'autre part passer vers le bas la matière déversée, par suite de leur élasticité.
Le liquide jaillissant vers le haut dans la partie intérieure lors de la centrifugation est rejeté vers le bas par cette paroi d'obturation formée par les tiges et par le courant d' air.
A la partie inférieure de la trémie on a placé une paroi d'obturation annulaire 2 qui s'avance jusque proximité de la paroi d'obturation placée par exemple obliquement au dessin. Elle a pour but de retenir les couches d'argile liquides dans la partie inférieure du centrifugeur.
Celles-ci peuvent seulement cheminer vers le haut suivant le mode de fonctionnement décrit, en couche peu épaisse le long de la paroi extérieure et l'on obtient encore ainsi qu'elles soient moins unies.
Dans la réalisation modifiée de cette partie inférieure du centrifugeur suivant la figure 5, le même but est obtenu au moyen d'une grille verticale 2a qui est destinée à conduire vers le bas les éléments durs plus gros et par des plaques 2b ; cesdernières refoulent également la masse d'argile cheminant vers le haut vers l'extérieur et pour cette raison dans cette forme de réalisation particulière, on a prévu un élargissement de la couronne annulaire correspondante vers l'extérieur. Les tôles directrices 2c, audessus des clapets de passage 2d conduisent alors de nouveau vers le milieu la masse d'argile centrifugée ; c'est pourquoi en vue d'augmenter la force centrifuge, la section transversale de la partie inférieure est plus grande ou est rendue plus grande.
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Devant le passage dans la couronne principale h on a placé des clapets 3 dont le poids est choisi de telle façon qu'ils peuvent se soulever seulement sous la pression de la masse d'argile s'élevant. Ils sont revêtus à la face interne d'une matière d'étanchéité imperméable à l'eau, par exemple de caoutchouc de telle façon qu'ils ne laissent en tout cas pas pénétrer l'eau. Celle-ci est obligée, par suite de la masse d'argile la refoulant, de circuler vers l'intérieur et est conduite vers le haut et projetée à l'extérieur par la tôle de projection d'eau 4.
La masse d'argile qui a pénétré à travers les clapets 3 parvient à la grille k qui est fermée vers le haut par le disque annulaire t (figure 2). Dans cet espace, les petites pierres sont retenues pour être extraites vers le haut en cas de besoino
L'argile qui a pénétré à travers la grille rencontre dans les couronnes h et i des disques annulaires 7 et 8 placés alternativement obliquement et verticalement, qui l'obligent à suivre un trajet en zig-zag vers l'extérieur et impliquent un nouveau traitemento De cette manière, de l'eau est de nouveau séparée de la masse d'argile et est projetée vers le haut. Pour qu'elle ne puisse pas revenir de nouveau dans le centrifugeur, la couronne supérieure est recouverte par les tôles conductrices 9.
L'eau extraite par centrifugation aux endroits 4 et sous les tôles 9 est conduite vers le haut et vers l'extérieur et est évacuée vers le bas par des enveloppes 9a, 9b prévues en cet endroit. L'enveloppe 9b est interrompue à la hauteur de la couronne i de sorte que l'argile peut en cet endroit être expulsée par l'action centrifuge.
Les ouvertures annulaires IO, IO prévues dans le pla- teau g sont destinées à repousser vers le haut l'eau jaillissant,
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au moyen d'un plus fort mouvement d'air.
Le nouveau procédé de centrifugation peut également être favorisé par l'élimination de l'air. En conséquence la partie du centrifugeur qui produit effectivement la centrifugation, savoir la couronne h et i, peut être formée comme chambre à vide. Cette chambre à vide 11 est placée à l'extérieur de la grille k. Elle est fermée vers l'intérieur par les parois annulaires placées obliquement 12,13 et en outre les clapets 14,15.
Ces clapets sont chargés et produisent au moyen de garnitures d'étanchéité une fermeture aussi longtemps qu'ils ne sont pas soulevés par la masse d'argile passant. L'aspiration se produit par le tube 16. L'élimination de l'air permet une séparation plus poussée de l'eau, c'est-à-dire une forme plus épaisse de la matière d'argile épurée. La fente annulaire 17 évacue dêjà, de l'eau de même que les clapets 3. La conduite de départ d'air se rend vers le haut le long de l'arbre. L'expulsion par la force centrifuge se fait par des clapets 15 vers le haut.
On peut finalement ajouter un chauffage pour favoriser la préparation. La chambre d'enveloppement du centrifugeur est alors pourvue de tubes à ailettes qui sont chauffés par de la vapeur ou par un liquide chauffé. On peut également intercaler des corps de chauffage électriques sur le plateau et les parties de paroi du centrifugeur et de la chambre à vide et faire passer dans le centrifugeur, au lieu d'eau, de la vapeur d'échappement de machines à vapeur.
Le dispositif fonctionne de la manière suivante :
On introduit par la trémie 1, de manière continue ou intermittente, la masse d'argile à traiter, et en même temps de l'eau en quantité déterminée. On place en même temps sur le plateau de la brique en poudre. On met le centrifugeur en
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.marche, lorsque le récipient est rempli de masse d'argile jusqu' au bord supérieur de la partie cylindrique c environ. Pendant que le centrifugeur tourne, on introduit une nouvelle quantité d'argile et d'eau par la trémie 1, à une vitesse telle que le niveau supérieur du contenu du centrifugeur, au voisinage de l'arbre central, ne dépasse pas la partie inférieure cylindrique du centrifugeur.
Les pierres ou matières semblables se rassemblent, pendant que le centrifugeur tourne, dans la partie la plus basse du centrifugeur, et la masse d'argile, qui est dégagée de ces pierres, grimpe le long des parois de la partie tronconique b, poussée par les masses d'argile suivantes, et arrive sur le plateau 2 où elle est libérée des racines ou des matières semblables en passant par la couronne grillagée k. La masse d'argile est alors déshydratée sur le plateau pàr pression sur la tôle de garde h, et.elle arrive finalement en passant par-dessus ces tôles dans le récipient qui entoure le centrifugeur, d'où elle tombe dans la vis sans fin transporteuse.
Le fonctionnement reste en principe le même dans les formes de réalisation particulières.
Le centrifugeur peut, par exemple, tourner à une vitesse de 1500 tours par minute, ou supérieure.