CA1331956C - Dispositif pour la separation selective de particules dans un liquide, notamment pour l'epuration de suspensions papetieres - Google Patents
Dispositif pour la separation selective de particules dans un liquide, notamment pour l'epuration de suspensions papetieresInfo
- Publication number
- CA1331956C CA1331956C CA000611149A CA611149A CA1331956C CA 1331956 C CA1331956 C CA 1331956C CA 000611149 A CA000611149 A CA 000611149A CA 611149 A CA611149 A CA 611149A CA 1331956 C CA1331956 C CA 1331956C
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- enclosure
- central body
- suspension
- rotation
- revolution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
- B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
- D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
- D21D5/18—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force
- D21D5/22—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force in apparatus with a vertical axis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Paper (AREA)
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
DISPOSITIF POUR LA SEPARATION SELECTIVE DE PARTICULES DANS UN LIQUIDE, NOTAMMENT POUR L'EPURATION DE SUSPENSIONS FIBREUSES PAPETIERES L'invention concerne un dispositif pour la séparation de particules dans un liquide, dans lequel la suspension à épurer est amenée dans une enceinte de révolution tournant autour d'un axe, et dans lequel: les moyens mobiles de déviation précédant les moyens fixes de sortie captent la plus grande partie du débit de la suspension au niveau de la périphérie de l'enceinte, puis la devient vers l'axe longitudinal de rotation de manière à récupérer la majeure partie de l'énergie cinétique de rotation; les moyens de sortie sont situés à l'extrémité opposée de celle de l'enceinte comportant les moyens d'amenée et sont disposés à la périphérie de cette enceinte, caractérisé en ce qu'il comporte à l'intérieur de l'enceinte un corps central de révolution en forme de diabolo comportant un moyen d'écopage disposé au voisinage de sa plus faible section et relié à un conduit axial de sortie.
Description
: : :
DISPOSITIF POUR LA SEPARATION S~LECTIV~ DE PARTICULES
DANS UN LIQUIDE, NOTAMMENT POUR L~EPURATION DE SUSPEN-SIONS FIBREUSES PAP~TIERES.
L'invention concerne un dispositif pour la sépara-tion selective de particules dans un liquide, notamment dans une suspension. L'invention est particuli~rement adaptée à l'industrie papetière, notamment à l'~puration de suspensions particulaires, telles que par exemple les 10 suspensions fibreuses. L'invention peut trouver toutefois d'autres applications dans les techniques de classement ou de fractionnement par centrifugation, dans la récu-pération de liquides non miscibles de densités différen-tes, etc.
Il existe actuellement dans l'industrie papetière un grand nombre d'appareils destinés à l'épuration ou au classement de suspensions fibreuses.
Dans le document EP-B-0037 347 du Demandeur (cor-respondant US-A-4,443,331), on a proposé un dispositif à
vortex libre, dans lequel la suspension à épurer est amenée dans une enceinte de révolution tournant autour de son axe, du type comportant :
- des moyens fixes d~amenée de la suspension, dis-posés selon l'axe longitudinal de ladite enceinte de révolution, prolongés par des moyens mobiles de dévia-tion du courant de suspension vers la périphérie de l'en-ceinte ;
- des moyens pour entraîner ladite enceinte en rota-tion autour de son axe longitudinal ;
~331956 - des moyens fixes de sortie de la suspension épu-rée et des différentes fractions séparées, disposés selon l~axe longitudinal de ladite enceinte précédés par des moyens mobiles de déviation et dans lesquels le moyen de 5 sortie des composants les plus légers est disposé sur l'axe longitudinal de rotation (2) du même côté que les moyens d'amenée, qui se caractérise :
- en ce que les moyens mobiles de déviation précé-10 dant les moyens fixes de sortie captent la plus grandepartie du débit de la suspension au niveau de la péri-phérie de l'enceinte, puis la dévient vers l'axe longitu-dinal de rotation, de manière 3 récupérer la majeure partie de l'énergie cinétique de rotation ;
- et en ce que les moyens principaux de sortie sont situés à l'extrémité opposée de celle de l'enceinte com-portant les moyens d'amenée, et sont disposés à la péri-phérie de cette enceinte, de manière à disposer d~une importante zone centrale de centrifugation.
Ce dispositif donne d~excellents r~sultats sur les plans de l~efficacité, du taux de refus et de la consom-mation d'énergie, en particulier pour des productions inférieures à environ trois cents mètres cubes par heure 25 en pâte diluée (concentration de l'ordre de 1 %). Pour traiter efficacement des productions plus élevées, c'est-~-dire des débits supérieurs ~ 300 mètres cubes par heure en pate diluée, il devient nécessaire d~aug-menter le volume de l'appareil, et donc son diamètre. Il 30 se produit alors sur ces gros appareils ~ forte capacité
d'épuration divers inconvénients selon leurs conditions d'utilisation.
133~9.~6 . 3 Ainsi, si l'on travaille en pâte diluée, on assiste tout d'abord à une augmentation des pertes de charge au niveau des paliers et des têtes d~entrée-sortie, ainsi que dans la zone périphérique d~épuration, et ce du fait 5 de la n~cessit~ de maintenir une agitation suffisante avec un débit élevé. Par ailleurs, toujours en pâte di-luée, il devient nécessaire, du fait du diam~tre plus élevé, d~augmenter la contrepression en sortie, pour extraire les refus captés dans l'axe de la zone centrale 10 du vortex, où bien de les capter en périphérie de cette zone : il se forme alors le long de l'axe de l~appareil un noyau d'air qui, n'ayant pas de géom~trie fixe, se déplace à l'intérieur de la suspension, et g~nère des vibrations dans tout le corps de l'appareil.
Si l'on travaille en pâte plus concentr~e (jusqu'à
environ trois ~3) ~, les problèmes qui se posent sont différents. Tout d~abord, par l'effet de la force cen-trifuge, la pâte a tendance à s'accumuler contre les pa-20 rois, ce qui entraîne également des risques de vibrationsdues à des balourds, et de colmatage de l~appareil, par de la pâte très concentrée. Par ailleurs, pour indivi-: dualiser le mouvement des fibres, il est nécessaire de ! maintenir un degré d'agitation élevé, et pour cela une 25 forte différence de vitesses d~écoulement p~riphérique-paroi, d'où des pertes de charge élevées. De plus, le contrôle de l~écoulement en périphérie du vortex, par la I géométrie des têtes, et celle du corps de l'appareil ¦ essentiellement pour les petits diamètres, est assez 30 délicat et pose des problame~ d~homogénéité d~écoulement qui peuvent être préjudiciables à la qualité de l'épura-tion et qui c~nduicent a des risques de dep~ts.
., .-;.; 133lg5~
- :
La pr~sente invention pallie ces inconvénients.
Elle concerne un dispositif perfectionné du type de celui décrit dans le document EP-B-0037 347, dans lequel 5 on améliore le contrôle de l'écoulement dans la zone périphérique d'épuration et on favorise l'évacuation des refus légers dans la zone centrale du vortex, m~me pour des débits élevés, tout en assurant un fonctionnement stable de l'appareil.
L'invention a également pour objet un dispositif perfectionné du type en question permettant d~épurer des quantités de pâtes élevées de l'ordre de cinq cent m~-tres cube par heure (500 m3/h) et plus.
Ce dispositif perfectionné pour la s~paration de particules dans un liquide, dans lequel la suspension épurer est amenée dans une enceinte de révolution tour-nant autour d'un axe longitudinal, du type comportant :
- des moyens fixes d~amenée de la suspension, dis-posés selon l'axe longitudinal de l'enceinte de révolu-: tion, prolong~s par des moyens mobiles de déviation du courant de suspension vers la périphérie de l~enceinte ;
: - des moyens pour entraîner ladite enceinte en rota-25 tion autour de son axe longitudinal ;
- des moyens fixes de sortie de la suspension épu-rée et des différentes fractions séparées, disposés selon l'axe longitudinal de ladite enceinte, précédés par des moyens mobiles de déviation et dans lequel le moyen de 30 sortie des composants les plus légers est disposé sur l'axe longitudinal de rotation, soit du côté entrée de la suspension à épurer soit du côté sortie de la suspension épurée, et dans lequel :
- les moyens mobiles de déviation précédant les moyens fixes de sortie captent la plus grande partie du débit de la suspension au niveau de la périphérie de 5 l~enceinte, puis la dévient vers l'axe longitudinal de rotation, de manière à récupérer la majeure partie de l'énergie cinétique de rotation ;
- les moyens de sortie sont situés à l'extrémité
opposée de celle de l'enceinte comportant les moyens 10 d'amenée, et sont disposés à la périphérie de cette en-ceinte ;
se caractérise en ce qu~il comporte en outre un corps -central de révolution, disposé à l'intérieur de cette 15 enceinte selon l'axe longitudinal de rotation de l~en-ceinte, entre les moyens d'amenée de la suspension et les moyens de sortie de la suspension épurée, ledit corps central de révolution :
- ayant une forme générale convergente depuis les moyens d'entrée en direction des moyens de sor-tie ;
- et comportant un moyen d~écopage disposé au voi-sinage de la plus faible section dudit corps cen-tral de révolution, relie à un conduit axial de sortie.
En d'autres termes, l~invention consiste à menager dans le dispositif décrit dans le document EP-B-0037 347 du Demandeur, un corps central rigide unique de forme 30 générale effilée et convergente à l~intérieur de I~en-cein~e, qui occupe partie dégressive de l'intervalle entre les moyens d~amenée et de sortie, associé à un moyen d'écopage disposé au voisinage de sa plus faible section et destiné ~ extraire la fraction lég~re de la 35 suspension.
Le système d'écope aménagé dans le corps central de révolution de l'appareil convertit l'~nergie r~siduelle du vortex (pressions dynamique et statique) en pression statique. Celà évite la contrepression côté sortie et 5 permet donc de diminuer d'autant la pression d~entrée, entraînant ainsi une économie d~énergie appréciable.
Avantageusement :
- l~intervalle entre la paroi interne de l'enceinte 10 et la paroi du corps central croit progressivement de l'entrée vers la sortie ;
- l~enceinte a une forme générale interne cylindri-que et le corps central caractéristique a une forme de diabolo ;
- le corps central en forme de diabolo comprend trois portions distinctes, respectivement :
une première portion tronconique, e~filée vers la sortie ;
. une seconde portion cylindrique reliée à la première portion, comportant en périphérie des orifices associés aux moyens d'écopage ;
une troisième portion également tronconique, mais de conicité inverse à la premi~re por-tion, reliée ~ la seconde portion cylindrique et comportant un conduit axial associé aux moyens d~copage, destiné ~ extraire lafraction legère ;
- les moyens d~écopage sont constitu~s par des ai-lettes radiales associ~es aux orifices périphériques de 30 la seconde portion cylindrique ;
- les extr~mités d'entrée et de sortie du corps central sont solidaires de l'enceinte de révolution, et sont entraînées en rotation par un moteur unique à la meme vitesse que la vitesse de rotation de ladite encein~
35 te ;
7 ~ ci6 - le corps central est entraîn~ en rotation à une vitesse différente de celle de l'enceinte, mais est soli-daire des têtes d~entrée et/ou de sortie de l'enceinte ;
dans ce cas, avantageusement le corps central présente en 5 périph~rie des ailettes disposées le long d'une généra-trice.
Dans le domaine des centrifugeuses, ou des décan-teurs centrifuges, il est connu depuis longtemps de 10 disposer ~ l'int~rieur du rotor un corps central sensiblement de révolution et de forme semblable à la forme générale interne du rotor. Cette forme délimite un espace d~écoulement d~épaisseur sensiblement constante afin d'éviter toute agitation défavorable à la 15 décantation de la suspension. Ce corps central comporte généralement des éléments de raclage ou d~écopage des particules lourdes décantées contre la paroi interne du rotor, afin de les ramener au voisinage de l'axe et de les extraire de l'appareil (voir par exemple FR-A-1 450 20 895 (correspondant américain US-A-3 467 304) ; US-A-4 332 350 ou GB-A-1 366 170). En revanche, dans le disposi-tif de l'invention, le corps central est nécessairement de forme différente de la paroi interne de l'enceinte, notamment au niveau des dispositifs d~écopage, de ma-25 ni~re à ramener au voisinage du corps central et à ex-traire dans l'axe non plus les particules lourdes, mais la fraction légere de la suspension.
Ainsi, pour l'extraction des fractions légères, 30 l'état de la technique dissuadait de faire appel à un corps central.
En d'autres termes, l'invention consiste, pour cette nouvelle application et pour atteindre l'ob~ectif 35 d'une extraction de la fraction légère, ~ définir une ~' 1~3~56 forme particulière et spécifique de corps central par rapport à la paroi interne de l'enceinte, à savoir con-vergente et à positionner le point d'écopage sur ce corps central au point de plus faible section.
Si le corps central est solidaire de l'enceinte rotative de l'appareil, l'appareil est dans ce cas par-ticulièrement adapté au domaine de l'épuration fine en pâte diluée, car la présence du corps central permet de 10 mieux canaliser l~écoulement, notamment en sortie des canaux d~injection de la tête d~entrée. En effet, les écoulements parasites de recirculation, ainsi que les variations radiales de vitesse angulaire de la ~âte, sont réduits, ce qui rend l'écoulement plus uniforme, 15 avec en particulier un état d~agitation plus homogène.
En revanche, si le corps central est entraîné en rotation sépar~ment du corps rotatif de l'appareil, mais solidairement des têtes d~entrée et/ou de sortie de la 20 suspension, l'appareil est alors parfaitement adapté à
l'épuration de suspensions plus concentrées. En effet, l'amélioration du contrôle de l~écoulement dans la zone périphérique externe est assurée non seulement par la présence du corps central, mais également par le choix 25 de son différentiel de vitesse de rotation, qui permet de réentraîner la pâte en rotation, afin de conserver à
la suspension le degré d'agitation optimum. Dans la pra-tique, le différentiel de vitesse de rotation du corps central est choisi conformément à la diff~rence de vi-30 tesse de la suspension relativement à la paroi au niveaude la zone d'injection, selon les caractéristi~ues de la tête d'amenée.
' fi L'enceinte, les moyens d'amenée, les moyens mobiles de déviation, les moyens de sortie, les moyens d'entraî-nement en rotation sont réalisés de maniere connue, notamment selon les enseignements du document EP-8-5 0037 347 visé dans le préambule, par exemple en acierinoxydable.
Le corps central convergent présente les caracté-ristiques suivantes :
- une forme cônique convergente à partir des tetes d~amen~e et de sortie de la suspension (diabolo) permet une bonne évacuation des refus légers, en favorisant le déplacement des composants légers vers la zone d'extrac-tion qui peut se situer à tous niveaux entre les tetes, 15 et en particulier vers la tête de sortie, lorsque celle-ci comporte le tube axial d~évacuation des refus légers ;
- le diamètre de l~écope, disposé au point de plus faible section du diabolo, doit être suffisamment grand 20 pour éviter la formation du noyau d~air et pour récupé-rer la pression résiduelle nécessaire à l'extraction de la fraction l~gère, mais il doit etre également sensiblement inférieur au diamètre interne de l'encein-te, pour éviter l'extraction simultanée de particules 25 lourdes ;
- le diamètre du corps central au niveau des têtes d'amenée et de sortie doit etre assez important, afin de bien controler l'écoulement dans la zone périphérique d'épuration, et plus particulièrement au niveau de la 30 téte :d~amenee; afin de mieux canaliser les écoulements parasites ; dans le cas où le corps central est entrainé
en rotation séparément du corps de l'appareil, ce corps central peut avantageusement ~tre équipé d'éléments de réen~rainement de la suspension, tels des ailettes ra-35 diales disposées longitudinalement à sa surface, et se - 13~19~6 rapprochant plus ou moins de la paroi selon le cisaille-ment, et donc l'~tat d'agitation souhaité.
Pour des raisons techniques et mécaniques, la paroi 5 interne de l'enceinte est cylindrique. On pourrait éven-tuellement utiliser une forme gén~rale légerement tron-conique, sous r~serve que, comme déjà dit, la distance entre les parois de l'enceinte et du corps central, croit régulièrement de l'entrée vers le dispositif d~écopage.
10 Cette disposition légèrement tronconique induit toutefois un surcoût de construction qu; n'est pas indispensable.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des 15 exemples de réalisation ~ l'appui des figures annexées.
La figure 1 schématise sommairement en section lon-gitudinale un appareil dans lequel le corps central ca-ractéristique est solidaire de l'enceinte de l'appareil.
La figure 2 sch~matise en section longitudinale un appareil où le corps central est apte ~ etre entraîné en rotation séparément de l'enceinte de l'appareil.
La figure 3 schématise sommairement en section lon-gitudinale un mode de réalisation préféré de l~invention, 25 alors que la figure 4 illustre en section transversale un détail de la figure 3 (écopage) selon l~axe IV IV'.
~n se référant à la figure 1, le dispositif d'~pu-ration se compose :
- d'une enceinte creuse (1) cylindrique intérieure-ment et extérieurement entraînée en rotation autour de son axe longitudinal (2), par des moyens connus, non représentés (moteur) ;
- de paliers (3) et (4), associés à des joints d'é-35 tanchéit~ classiques (20-24), permettant à l'enceinte (1) de tourner sur son axe (2~ ;
- d'une tubulure (5) formant moyen fixe d~amenée de la suspension à épurer et débouchant par l'intermédiaire d'un raccord tournant en tête de l'enceinte (1), dans un 5 conduit d~amenée (6) formant moyen mobile de deviation ;
- en face des moyens d'entrée (5,6) et a l'opposé
de l'enceinte (1), des moyens de sortie form~s également par deux conduits fixes (9,10) formant des moyens fixes de sortie, reliés, grâce à des raccords tournants, res-10 pectivement au conduit (7) le plus près de la périphériede sortie, pour l'extractioh des particules les plus lourdes, et au conduit concentrique (8) de sortie, pour l'extraction de la fraction intermédiaire ;
- d'un corps central (11) caractéristique rigide de 15 r~volution en forme de diabolo aligné sur l'axe longitu-dinal (2), fixé à l'enceinte (1) par des moyens étanches non représentés ; ce corps central (11) comporte une écope (12), située dans la section la plus faible du diabolo, destinée à recueillir la fraction la plus lé-20 gère de la suspension le plus près de l'axe de rotation ¦ (2) ; de la sorte, la distance D (figure 3) entre la paroi interne cylindrique de l~enceinte (1) et la paroi ~ (51) du diabolo (11,30) croît régulièrement de l'entrée ¦ (5,6) vers la sortie (7,8) ;
- d'un conduit de sortie (13) de la suspension épu-I rée, situé dans le prolongement aval de l'~cope (12) et ¦ dans l'axe longitudinal (2) de l~enceinte (1), pour éli-miner la fraction la plus légère de la suspension collec-t~e par l'écope (12).
Il s'agit donc d~un ~purateur perfectionn~ du type ~ décrit dans le document précité EP-B-0037 347, ayant une ¦ enceinte (1) cylindrique, dans laquelle on ménage un ~ 35 corps central unique en forme de diabolo (11) avec écope 12 ~ 3 31 9 ~'6 (12) dans la section la plus faible, ce qui permet de favoriser l'évacuation des refus légers, de diminuer les pressions nécessaires au bon fonctionnement de l~épurateur, d~éviter les problèmes de vibrations et 5 d'améliorer l'homogénéité de la suspension.
Sur le dispositif de la figure 2, le corps central (11) et les moyens d~entrée (6) et de soxtie (7) constituent un ensemble solidaire entrainé en rotation 10 séparément de l'enceinte. Comme à la figure 1, les moyens fixes (5) et (8) sont raccordés respectivement aux moyens mobiles (6) et (10) par des raccordements étanches (20-24) et (22-23), et le corps central présente une forme de diabolo. Ce diabolo (11) est éga-15 lement équipé en périphérie d~ailettes (14,15) d~entraî-nement de la suspension à épurer, disposées le long de génératrices et ~quidistantes entre elles. Des paliers (16,17) associés à des joints d'étanchéité classiques (23,24) permettent au diabolo central (11) de tourner 20 autour de l'axe longitudinal (2) à une vitesse approp-riée. L~écope (12) ménagée dans le corps central forme moyen mobile de sortie de la fraction légère et est pro-longé en aval par un conduit (13) d'évacuation disposé
selon l'axe (2). Une écope (18) ménagée dans la tête de 25 sortie (19) permet l'extraction de la fraction la plus lourde dans la zone p~riphérique (7) en formant le moyen mobile de sortie de cette fraction lourde. Cette écope (18) est prolongée en aval par un conduit de sortie (25) disposé selon l'axe longitudinal (2). Des moyens mobiles 30 (26) d~amenée d~un fluide auxiliaire de dilution sont ménagés le long de la tête de sortie (19) solidaire du diabolo central (11) et sont reliés, grace à des raccor-dements étanches (21-22), à des moyens fixes (27) d'ame-née du fluide auxiliaire de dilution. Il importe que 35 l'écope caractéristique (12) soit disposée au voisinage 13 ~ 3~1 ~S b de la section la plus faible du corps central convergent (11~ et de préférence sur ce point, pour bien récupérer l'intégralité de la fraction légère.
L'introdu~tion de l'eau de lavage minimise, dans le cas des pâtes à papier, les pertes en fibres qui tendent à se concentrer vers la paroi, avec les contaminants lourds.
Dans la forme d'execution avantageuse du dispositif de la figure 2, l'ensemble d~évacuation continue (18,25) des refus lourds est associ~ à des dispositifs (26,27) d~injection continue d~eau de lavage qui mettent à profit l'espace (26) situé entre la tête de sortie (19) liée au 15 corps central (11) en diabolo et le flasque de sortie de l'enceinte (1) de l'appareil. Dans une forme simplifi~e, les mêmes dispositifs (18,25) peuvent être utilisés alternativement pour l'injection discontinue d~eau de lavage de la fraction lourde et pour l'extraction 20 discontinue des contaminants lourds, la phase d'ex-traction étant avantageusement très courte relativement à la phase de lavage, afin de minimiser les pertes aux refus lourds.
La figure 3 montre schématiquement en section lon-gitudinale un dispositif particulièrement adapté à
l'épuration des suspensions papetières. La paroi interne lavagede l'enceinte (1) est cylindrique. Le corps central convergent (11) caractéristique en forme de diabolo, com-30 prend : .
- une première portion (30) tronconique, effilée vers la sortie (7), occupant plus de la moitié de la distance entre l'entrée (6) et la sortie (7) ; pour des commodités de fabrication et de montage, cette portion 35 tronconique (30) est fixée à sa partie large (31) à la ,:
. - , , ,- . . . . - , - , , , , ,.. :.- ., 14 1 3 3~ ~5'6' tête d~alimentation (32) de forme cylindrique et comportant les canaux obliques d'injection de la pâte à
papier ; ainsi, la distance D entre la paroi interne (50) de l'enceinte (1) et la paroi (51) du corps central (30) 5 croit régulièrement de l'entrée (6) vers la sortie (7) ;
- une seconde portion cylindrique (33) emmanchée (343 à l'extrémité effilée de la première portion (30), pour d~finir une zone de moindre section, présentant en périphérie des orifices (35,36,37) et dont la paroi in-10 terne (38) (voir figure 4) comporte des ailettes(40,41,42) radiales ; l'ensemble orifices (35-37), ai-lettes (40-42) forme un ensemble d~écopage analogue à
(12) ; de la sorte, comme précédemment (12), l'écopage est effectué au point bas du corps central (30) ;
- une troisième portion tronconique (45), mais de conicit~ inverse à (30), solidaire en (46) de la portion cylindrique (33) et qui comporte un conduit axial (47) analogue à (13), associé à l'ensemble d~écopage (35-37, 40-42), destiné à extraire la fraction légère de la sus-20 pension.
Dans une forme de réalisation pratique, l'enceinte cylindrique (l) a un diamètre interne de 0,75 m pour une longueur de 2,5 m. La portion cylindrique d~entrée (32) 25 a un diamètre de 0,62 m pour une longueur de 0,2 m. La première portion tronconique d~entrée (30) a une longueur d~ 1,7m pour un diamètre qui décroit progressivement de 0,6 à 0,36 m. La section cylindrique d~écopage (33) a une longueur de 0,2 m pour un diamètre de 0,36 m. La troi-30 sième portion troncanique de sortie (45) a une longueurde 0,4 m avec un diamètre qui croit de 0,45 à 0,55 m.
Enfin, les- orifices (35,36) ont un diamètre de 0,05 m et le conduit axial (47) un diamètre de 0,05 m.
~ S
Un tel dispositif épurateur, selon figures 3 et 4, peut traiter des débits de l'ordre de cinq cents mè-tres cube par heure (500 m3/h) et plus. Dans le cas où
la suspension traitée est une susp~nsion de pâte à pa-5 pier, dont la concentration en fibres est de l'ordre de0 à 3 %, de préférence de l'ordre de 1,5 %, l~efficacité
de cet épurateur est compris entre 90 et 99 ~, avec un taux de pertes en fibres inférieur à 0,5 ~. De plus, la consommation d'énergie est considérablement réduite par 10 rapport à celle d~une installation comportant deux épu-rateurs habituels en parall~le (21 kw contre 2 x 17 kw), économie à laquelle il faut ajouter une économie d~éner-gie de pompage de 12 kw, soit un total de 21 kw contre 46 kw pour un débit nominal de 450 m3/heure. Cette ré-15 duction considérable est due à l'augmentation decapacité de l'appareil et au fait qu~il n~est plus n~ce-ssaire de fournir de contrepression en sortie de l~ap-pareil.
Par ailleurs, du fait de la présence du corps cen-tral de révolution, notamment en diabolo, qui évite la formation du noyau d~air et du fait de la symétrie géné-rale du dispositif en rotation, on supprime les vibra-tions néfastes.
Le dispositif séparateur de l~invention présente de nombreux avantages par rapport à ceux connus à ce jour, notamment celui décrit dans le document EP-B-0037347 du Demandeur visé dans le préambule. On peut citer :
- la possibilité d~augmenter le diamètre de 1'en-ceinté, c'est-à-dire son volume, donc la production de matières traitées et, à efficacité ~quivalente, la pro-ductivité spécifique ;
- pour la même quantité de matière traitée, la pos-35 sibilit~ de diminuer l'incidence de l'investissement;
16 1 3 31 ~5 6 - la diminution de la consommation d'énergie, par r~duction des puissances spécifiques d'entraînement de l'appareil et de pompage, du fait de la diminution de la contrepression ;
- la réduction notable des vibrations néfastes, ce qui améliore la durée de vie des éléments mécaniques (roulements, garnitures, joints...).
De la sorte, ce dispositif peut être utilisé avec 10 succès pour le traitement et l'~puration de suspensions diverses, telles que par exemple des suspensions de pâtes à papier diverses, des eaux r~siduaires ou des eaux pol-luées, des suspensions eau-pétrole, etc.
, :
DISPOSITIF POUR LA SEPARATION S~LECTIV~ DE PARTICULES
DANS UN LIQUIDE, NOTAMMENT POUR L~EPURATION DE SUSPEN-SIONS FIBREUSES PAP~TIERES.
L'invention concerne un dispositif pour la sépara-tion selective de particules dans un liquide, notamment dans une suspension. L'invention est particuli~rement adaptée à l'industrie papetière, notamment à l'~puration de suspensions particulaires, telles que par exemple les 10 suspensions fibreuses. L'invention peut trouver toutefois d'autres applications dans les techniques de classement ou de fractionnement par centrifugation, dans la récu-pération de liquides non miscibles de densités différen-tes, etc.
Il existe actuellement dans l'industrie papetière un grand nombre d'appareils destinés à l'épuration ou au classement de suspensions fibreuses.
Dans le document EP-B-0037 347 du Demandeur (cor-respondant US-A-4,443,331), on a proposé un dispositif à
vortex libre, dans lequel la suspension à épurer est amenée dans une enceinte de révolution tournant autour de son axe, du type comportant :
- des moyens fixes d~amenée de la suspension, dis-posés selon l'axe longitudinal de ladite enceinte de révolution, prolongés par des moyens mobiles de dévia-tion du courant de suspension vers la périphérie de l'en-ceinte ;
- des moyens pour entraîner ladite enceinte en rota-tion autour de son axe longitudinal ;
~331956 - des moyens fixes de sortie de la suspension épu-rée et des différentes fractions séparées, disposés selon l~axe longitudinal de ladite enceinte précédés par des moyens mobiles de déviation et dans lesquels le moyen de 5 sortie des composants les plus légers est disposé sur l'axe longitudinal de rotation (2) du même côté que les moyens d'amenée, qui se caractérise :
- en ce que les moyens mobiles de déviation précé-10 dant les moyens fixes de sortie captent la plus grandepartie du débit de la suspension au niveau de la péri-phérie de l'enceinte, puis la dévient vers l'axe longitu-dinal de rotation, de manière 3 récupérer la majeure partie de l'énergie cinétique de rotation ;
- et en ce que les moyens principaux de sortie sont situés à l'extrémité opposée de celle de l'enceinte com-portant les moyens d'amenée, et sont disposés à la péri-phérie de cette enceinte, de manière à disposer d~une importante zone centrale de centrifugation.
Ce dispositif donne d~excellents r~sultats sur les plans de l~efficacité, du taux de refus et de la consom-mation d'énergie, en particulier pour des productions inférieures à environ trois cents mètres cubes par heure 25 en pâte diluée (concentration de l'ordre de 1 %). Pour traiter efficacement des productions plus élevées, c'est-~-dire des débits supérieurs ~ 300 mètres cubes par heure en pate diluée, il devient nécessaire d~aug-menter le volume de l'appareil, et donc son diamètre. Il 30 se produit alors sur ces gros appareils ~ forte capacité
d'épuration divers inconvénients selon leurs conditions d'utilisation.
133~9.~6 . 3 Ainsi, si l'on travaille en pâte diluée, on assiste tout d'abord à une augmentation des pertes de charge au niveau des paliers et des têtes d~entrée-sortie, ainsi que dans la zone périphérique d~épuration, et ce du fait 5 de la n~cessit~ de maintenir une agitation suffisante avec un débit élevé. Par ailleurs, toujours en pâte di-luée, il devient nécessaire, du fait du diam~tre plus élevé, d~augmenter la contrepression en sortie, pour extraire les refus captés dans l'axe de la zone centrale 10 du vortex, où bien de les capter en périphérie de cette zone : il se forme alors le long de l'axe de l~appareil un noyau d'air qui, n'ayant pas de géom~trie fixe, se déplace à l'intérieur de la suspension, et g~nère des vibrations dans tout le corps de l'appareil.
Si l'on travaille en pâte plus concentr~e (jusqu'à
environ trois ~3) ~, les problèmes qui se posent sont différents. Tout d~abord, par l'effet de la force cen-trifuge, la pâte a tendance à s'accumuler contre les pa-20 rois, ce qui entraîne également des risques de vibrationsdues à des balourds, et de colmatage de l~appareil, par de la pâte très concentrée. Par ailleurs, pour indivi-: dualiser le mouvement des fibres, il est nécessaire de ! maintenir un degré d'agitation élevé, et pour cela une 25 forte différence de vitesses d~écoulement p~riphérique-paroi, d'où des pertes de charge élevées. De plus, le contrôle de l~écoulement en périphérie du vortex, par la I géométrie des têtes, et celle du corps de l'appareil ¦ essentiellement pour les petits diamètres, est assez 30 délicat et pose des problame~ d~homogénéité d~écoulement qui peuvent être préjudiciables à la qualité de l'épura-tion et qui c~nduicent a des risques de dep~ts.
., .-;.; 133lg5~
- :
La pr~sente invention pallie ces inconvénients.
Elle concerne un dispositif perfectionné du type de celui décrit dans le document EP-B-0037 347, dans lequel 5 on améliore le contrôle de l'écoulement dans la zone périphérique d'épuration et on favorise l'évacuation des refus légers dans la zone centrale du vortex, m~me pour des débits élevés, tout en assurant un fonctionnement stable de l'appareil.
L'invention a également pour objet un dispositif perfectionné du type en question permettant d~épurer des quantités de pâtes élevées de l'ordre de cinq cent m~-tres cube par heure (500 m3/h) et plus.
Ce dispositif perfectionné pour la s~paration de particules dans un liquide, dans lequel la suspension épurer est amenée dans une enceinte de révolution tour-nant autour d'un axe longitudinal, du type comportant :
- des moyens fixes d~amenée de la suspension, dis-posés selon l'axe longitudinal de l'enceinte de révolu-: tion, prolong~s par des moyens mobiles de déviation du courant de suspension vers la périphérie de l~enceinte ;
: - des moyens pour entraîner ladite enceinte en rota-25 tion autour de son axe longitudinal ;
- des moyens fixes de sortie de la suspension épu-rée et des différentes fractions séparées, disposés selon l'axe longitudinal de ladite enceinte, précédés par des moyens mobiles de déviation et dans lequel le moyen de 30 sortie des composants les plus légers est disposé sur l'axe longitudinal de rotation, soit du côté entrée de la suspension à épurer soit du côté sortie de la suspension épurée, et dans lequel :
- les moyens mobiles de déviation précédant les moyens fixes de sortie captent la plus grande partie du débit de la suspension au niveau de la périphérie de 5 l~enceinte, puis la dévient vers l'axe longitudinal de rotation, de manière à récupérer la majeure partie de l'énergie cinétique de rotation ;
- les moyens de sortie sont situés à l'extrémité
opposée de celle de l'enceinte comportant les moyens 10 d'amenée, et sont disposés à la périphérie de cette en-ceinte ;
se caractérise en ce qu~il comporte en outre un corps -central de révolution, disposé à l'intérieur de cette 15 enceinte selon l'axe longitudinal de rotation de l~en-ceinte, entre les moyens d'amenée de la suspension et les moyens de sortie de la suspension épurée, ledit corps central de révolution :
- ayant une forme générale convergente depuis les moyens d'entrée en direction des moyens de sor-tie ;
- et comportant un moyen d~écopage disposé au voi-sinage de la plus faible section dudit corps cen-tral de révolution, relie à un conduit axial de sortie.
En d'autres termes, l~invention consiste à menager dans le dispositif décrit dans le document EP-B-0037 347 du Demandeur, un corps central rigide unique de forme 30 générale effilée et convergente à l~intérieur de I~en-cein~e, qui occupe partie dégressive de l'intervalle entre les moyens d~amenée et de sortie, associé à un moyen d'écopage disposé au voisinage de sa plus faible section et destiné ~ extraire la fraction lég~re de la 35 suspension.
Le système d'écope aménagé dans le corps central de révolution de l'appareil convertit l'~nergie r~siduelle du vortex (pressions dynamique et statique) en pression statique. Celà évite la contrepression côté sortie et 5 permet donc de diminuer d'autant la pression d~entrée, entraînant ainsi une économie d~énergie appréciable.
Avantageusement :
- l~intervalle entre la paroi interne de l'enceinte 10 et la paroi du corps central croit progressivement de l'entrée vers la sortie ;
- l~enceinte a une forme générale interne cylindri-que et le corps central caractéristique a une forme de diabolo ;
- le corps central en forme de diabolo comprend trois portions distinctes, respectivement :
une première portion tronconique, e~filée vers la sortie ;
. une seconde portion cylindrique reliée à la première portion, comportant en périphérie des orifices associés aux moyens d'écopage ;
une troisième portion également tronconique, mais de conicité inverse à la premi~re por-tion, reliée ~ la seconde portion cylindrique et comportant un conduit axial associé aux moyens d~copage, destiné ~ extraire lafraction legère ;
- les moyens d~écopage sont constitu~s par des ai-lettes radiales associ~es aux orifices périphériques de 30 la seconde portion cylindrique ;
- les extr~mités d'entrée et de sortie du corps central sont solidaires de l'enceinte de révolution, et sont entraînées en rotation par un moteur unique à la meme vitesse que la vitesse de rotation de ladite encein~
35 te ;
7 ~ ci6 - le corps central est entraîn~ en rotation à une vitesse différente de celle de l'enceinte, mais est soli-daire des têtes d~entrée et/ou de sortie de l'enceinte ;
dans ce cas, avantageusement le corps central présente en 5 périph~rie des ailettes disposées le long d'une généra-trice.
Dans le domaine des centrifugeuses, ou des décan-teurs centrifuges, il est connu depuis longtemps de 10 disposer ~ l'int~rieur du rotor un corps central sensiblement de révolution et de forme semblable à la forme générale interne du rotor. Cette forme délimite un espace d~écoulement d~épaisseur sensiblement constante afin d'éviter toute agitation défavorable à la 15 décantation de la suspension. Ce corps central comporte généralement des éléments de raclage ou d~écopage des particules lourdes décantées contre la paroi interne du rotor, afin de les ramener au voisinage de l'axe et de les extraire de l'appareil (voir par exemple FR-A-1 450 20 895 (correspondant américain US-A-3 467 304) ; US-A-4 332 350 ou GB-A-1 366 170). En revanche, dans le disposi-tif de l'invention, le corps central est nécessairement de forme différente de la paroi interne de l'enceinte, notamment au niveau des dispositifs d~écopage, de ma-25 ni~re à ramener au voisinage du corps central et à ex-traire dans l'axe non plus les particules lourdes, mais la fraction légere de la suspension.
Ainsi, pour l'extraction des fractions légères, 30 l'état de la technique dissuadait de faire appel à un corps central.
En d'autres termes, l'invention consiste, pour cette nouvelle application et pour atteindre l'ob~ectif 35 d'une extraction de la fraction légère, ~ définir une ~' 1~3~56 forme particulière et spécifique de corps central par rapport à la paroi interne de l'enceinte, à savoir con-vergente et à positionner le point d'écopage sur ce corps central au point de plus faible section.
Si le corps central est solidaire de l'enceinte rotative de l'appareil, l'appareil est dans ce cas par-ticulièrement adapté au domaine de l'épuration fine en pâte diluée, car la présence du corps central permet de 10 mieux canaliser l~écoulement, notamment en sortie des canaux d~injection de la tête d~entrée. En effet, les écoulements parasites de recirculation, ainsi que les variations radiales de vitesse angulaire de la ~âte, sont réduits, ce qui rend l'écoulement plus uniforme, 15 avec en particulier un état d~agitation plus homogène.
En revanche, si le corps central est entraîné en rotation sépar~ment du corps rotatif de l'appareil, mais solidairement des têtes d~entrée et/ou de sortie de la 20 suspension, l'appareil est alors parfaitement adapté à
l'épuration de suspensions plus concentrées. En effet, l'amélioration du contrôle de l~écoulement dans la zone périphérique externe est assurée non seulement par la présence du corps central, mais également par le choix 25 de son différentiel de vitesse de rotation, qui permet de réentraîner la pâte en rotation, afin de conserver à
la suspension le degré d'agitation optimum. Dans la pra-tique, le différentiel de vitesse de rotation du corps central est choisi conformément à la diff~rence de vi-30 tesse de la suspension relativement à la paroi au niveaude la zone d'injection, selon les caractéristi~ues de la tête d'amenée.
' fi L'enceinte, les moyens d'amenée, les moyens mobiles de déviation, les moyens de sortie, les moyens d'entraî-nement en rotation sont réalisés de maniere connue, notamment selon les enseignements du document EP-8-5 0037 347 visé dans le préambule, par exemple en acierinoxydable.
Le corps central convergent présente les caracté-ristiques suivantes :
- une forme cônique convergente à partir des tetes d~amen~e et de sortie de la suspension (diabolo) permet une bonne évacuation des refus légers, en favorisant le déplacement des composants légers vers la zone d'extrac-tion qui peut se situer à tous niveaux entre les tetes, 15 et en particulier vers la tête de sortie, lorsque celle-ci comporte le tube axial d~évacuation des refus légers ;
- le diamètre de l~écope, disposé au point de plus faible section du diabolo, doit être suffisamment grand 20 pour éviter la formation du noyau d~air et pour récupé-rer la pression résiduelle nécessaire à l'extraction de la fraction l~gère, mais il doit etre également sensiblement inférieur au diamètre interne de l'encein-te, pour éviter l'extraction simultanée de particules 25 lourdes ;
- le diamètre du corps central au niveau des têtes d'amenée et de sortie doit etre assez important, afin de bien controler l'écoulement dans la zone périphérique d'épuration, et plus particulièrement au niveau de la 30 téte :d~amenee; afin de mieux canaliser les écoulements parasites ; dans le cas où le corps central est entrainé
en rotation séparément du corps de l'appareil, ce corps central peut avantageusement ~tre équipé d'éléments de réen~rainement de la suspension, tels des ailettes ra-35 diales disposées longitudinalement à sa surface, et se - 13~19~6 rapprochant plus ou moins de la paroi selon le cisaille-ment, et donc l'~tat d'agitation souhaité.
Pour des raisons techniques et mécaniques, la paroi 5 interne de l'enceinte est cylindrique. On pourrait éven-tuellement utiliser une forme gén~rale légerement tron-conique, sous r~serve que, comme déjà dit, la distance entre les parois de l'enceinte et du corps central, croit régulièrement de l'entrée vers le dispositif d~écopage.
10 Cette disposition légèrement tronconique induit toutefois un surcoût de construction qu; n'est pas indispensable.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des 15 exemples de réalisation ~ l'appui des figures annexées.
La figure 1 schématise sommairement en section lon-gitudinale un appareil dans lequel le corps central ca-ractéristique est solidaire de l'enceinte de l'appareil.
La figure 2 sch~matise en section longitudinale un appareil où le corps central est apte ~ etre entraîné en rotation séparément de l'enceinte de l'appareil.
La figure 3 schématise sommairement en section lon-gitudinale un mode de réalisation préféré de l~invention, 25 alors que la figure 4 illustre en section transversale un détail de la figure 3 (écopage) selon l~axe IV IV'.
~n se référant à la figure 1, le dispositif d'~pu-ration se compose :
- d'une enceinte creuse (1) cylindrique intérieure-ment et extérieurement entraînée en rotation autour de son axe longitudinal (2), par des moyens connus, non représentés (moteur) ;
- de paliers (3) et (4), associés à des joints d'é-35 tanchéit~ classiques (20-24), permettant à l'enceinte (1) de tourner sur son axe (2~ ;
- d'une tubulure (5) formant moyen fixe d~amenée de la suspension à épurer et débouchant par l'intermédiaire d'un raccord tournant en tête de l'enceinte (1), dans un 5 conduit d~amenée (6) formant moyen mobile de deviation ;
- en face des moyens d'entrée (5,6) et a l'opposé
de l'enceinte (1), des moyens de sortie form~s également par deux conduits fixes (9,10) formant des moyens fixes de sortie, reliés, grâce à des raccords tournants, res-10 pectivement au conduit (7) le plus près de la périphériede sortie, pour l'extractioh des particules les plus lourdes, et au conduit concentrique (8) de sortie, pour l'extraction de la fraction intermédiaire ;
- d'un corps central (11) caractéristique rigide de 15 r~volution en forme de diabolo aligné sur l'axe longitu-dinal (2), fixé à l'enceinte (1) par des moyens étanches non représentés ; ce corps central (11) comporte une écope (12), située dans la section la plus faible du diabolo, destinée à recueillir la fraction la plus lé-20 gère de la suspension le plus près de l'axe de rotation ¦ (2) ; de la sorte, la distance D (figure 3) entre la paroi interne cylindrique de l~enceinte (1) et la paroi ~ (51) du diabolo (11,30) croît régulièrement de l'entrée ¦ (5,6) vers la sortie (7,8) ;
- d'un conduit de sortie (13) de la suspension épu-I rée, situé dans le prolongement aval de l'~cope (12) et ¦ dans l'axe longitudinal (2) de l~enceinte (1), pour éli-miner la fraction la plus légère de la suspension collec-t~e par l'écope (12).
Il s'agit donc d~un ~purateur perfectionn~ du type ~ décrit dans le document précité EP-B-0037 347, ayant une ¦ enceinte (1) cylindrique, dans laquelle on ménage un ~ 35 corps central unique en forme de diabolo (11) avec écope 12 ~ 3 31 9 ~'6 (12) dans la section la plus faible, ce qui permet de favoriser l'évacuation des refus légers, de diminuer les pressions nécessaires au bon fonctionnement de l~épurateur, d~éviter les problèmes de vibrations et 5 d'améliorer l'homogénéité de la suspension.
Sur le dispositif de la figure 2, le corps central (11) et les moyens d~entrée (6) et de soxtie (7) constituent un ensemble solidaire entrainé en rotation 10 séparément de l'enceinte. Comme à la figure 1, les moyens fixes (5) et (8) sont raccordés respectivement aux moyens mobiles (6) et (10) par des raccordements étanches (20-24) et (22-23), et le corps central présente une forme de diabolo. Ce diabolo (11) est éga-15 lement équipé en périphérie d~ailettes (14,15) d~entraî-nement de la suspension à épurer, disposées le long de génératrices et ~quidistantes entre elles. Des paliers (16,17) associés à des joints d'étanchéité classiques (23,24) permettent au diabolo central (11) de tourner 20 autour de l'axe longitudinal (2) à une vitesse approp-riée. L~écope (12) ménagée dans le corps central forme moyen mobile de sortie de la fraction légère et est pro-longé en aval par un conduit (13) d'évacuation disposé
selon l'axe (2). Une écope (18) ménagée dans la tête de 25 sortie (19) permet l'extraction de la fraction la plus lourde dans la zone p~riphérique (7) en formant le moyen mobile de sortie de cette fraction lourde. Cette écope (18) est prolongée en aval par un conduit de sortie (25) disposé selon l'axe longitudinal (2). Des moyens mobiles 30 (26) d~amenée d~un fluide auxiliaire de dilution sont ménagés le long de la tête de sortie (19) solidaire du diabolo central (11) et sont reliés, grace à des raccor-dements étanches (21-22), à des moyens fixes (27) d'ame-née du fluide auxiliaire de dilution. Il importe que 35 l'écope caractéristique (12) soit disposée au voisinage 13 ~ 3~1 ~S b de la section la plus faible du corps central convergent (11~ et de préférence sur ce point, pour bien récupérer l'intégralité de la fraction légère.
L'introdu~tion de l'eau de lavage minimise, dans le cas des pâtes à papier, les pertes en fibres qui tendent à se concentrer vers la paroi, avec les contaminants lourds.
Dans la forme d'execution avantageuse du dispositif de la figure 2, l'ensemble d~évacuation continue (18,25) des refus lourds est associ~ à des dispositifs (26,27) d~injection continue d~eau de lavage qui mettent à profit l'espace (26) situé entre la tête de sortie (19) liée au 15 corps central (11) en diabolo et le flasque de sortie de l'enceinte (1) de l'appareil. Dans une forme simplifi~e, les mêmes dispositifs (18,25) peuvent être utilisés alternativement pour l'injection discontinue d~eau de lavage de la fraction lourde et pour l'extraction 20 discontinue des contaminants lourds, la phase d'ex-traction étant avantageusement très courte relativement à la phase de lavage, afin de minimiser les pertes aux refus lourds.
La figure 3 montre schématiquement en section lon-gitudinale un dispositif particulièrement adapté à
l'épuration des suspensions papetières. La paroi interne lavagede l'enceinte (1) est cylindrique. Le corps central convergent (11) caractéristique en forme de diabolo, com-30 prend : .
- une première portion (30) tronconique, effilée vers la sortie (7), occupant plus de la moitié de la distance entre l'entrée (6) et la sortie (7) ; pour des commodités de fabrication et de montage, cette portion 35 tronconique (30) est fixée à sa partie large (31) à la ,:
. - , , ,- . . . . - , - , , , , ,.. :.- ., 14 1 3 3~ ~5'6' tête d~alimentation (32) de forme cylindrique et comportant les canaux obliques d'injection de la pâte à
papier ; ainsi, la distance D entre la paroi interne (50) de l'enceinte (1) et la paroi (51) du corps central (30) 5 croit régulièrement de l'entrée (6) vers la sortie (7) ;
- une seconde portion cylindrique (33) emmanchée (343 à l'extrémité effilée de la première portion (30), pour d~finir une zone de moindre section, présentant en périphérie des orifices (35,36,37) et dont la paroi in-10 terne (38) (voir figure 4) comporte des ailettes(40,41,42) radiales ; l'ensemble orifices (35-37), ai-lettes (40-42) forme un ensemble d~écopage analogue à
(12) ; de la sorte, comme précédemment (12), l'écopage est effectué au point bas du corps central (30) ;
- une troisième portion tronconique (45), mais de conicit~ inverse à (30), solidaire en (46) de la portion cylindrique (33) et qui comporte un conduit axial (47) analogue à (13), associé à l'ensemble d~écopage (35-37, 40-42), destiné à extraire la fraction légère de la sus-20 pension.
Dans une forme de réalisation pratique, l'enceinte cylindrique (l) a un diamètre interne de 0,75 m pour une longueur de 2,5 m. La portion cylindrique d~entrée (32) 25 a un diamètre de 0,62 m pour une longueur de 0,2 m. La première portion tronconique d~entrée (30) a une longueur d~ 1,7m pour un diamètre qui décroit progressivement de 0,6 à 0,36 m. La section cylindrique d~écopage (33) a une longueur de 0,2 m pour un diamètre de 0,36 m. La troi-30 sième portion troncanique de sortie (45) a une longueurde 0,4 m avec un diamètre qui croit de 0,45 à 0,55 m.
Enfin, les- orifices (35,36) ont un diamètre de 0,05 m et le conduit axial (47) un diamètre de 0,05 m.
~ S
Un tel dispositif épurateur, selon figures 3 et 4, peut traiter des débits de l'ordre de cinq cents mè-tres cube par heure (500 m3/h) et plus. Dans le cas où
la suspension traitée est une susp~nsion de pâte à pa-5 pier, dont la concentration en fibres est de l'ordre de0 à 3 %, de préférence de l'ordre de 1,5 %, l~efficacité
de cet épurateur est compris entre 90 et 99 ~, avec un taux de pertes en fibres inférieur à 0,5 ~. De plus, la consommation d'énergie est considérablement réduite par 10 rapport à celle d~une installation comportant deux épu-rateurs habituels en parall~le (21 kw contre 2 x 17 kw), économie à laquelle il faut ajouter une économie d~éner-gie de pompage de 12 kw, soit un total de 21 kw contre 46 kw pour un débit nominal de 450 m3/heure. Cette ré-15 duction considérable est due à l'augmentation decapacité de l'appareil et au fait qu~il n~est plus n~ce-ssaire de fournir de contrepression en sortie de l~ap-pareil.
Par ailleurs, du fait de la présence du corps cen-tral de révolution, notamment en diabolo, qui évite la formation du noyau d~air et du fait de la symétrie géné-rale du dispositif en rotation, on supprime les vibra-tions néfastes.
Le dispositif séparateur de l~invention présente de nombreux avantages par rapport à ceux connus à ce jour, notamment celui décrit dans le document EP-B-0037347 du Demandeur visé dans le préambule. On peut citer :
- la possibilité d~augmenter le diamètre de 1'en-ceinté, c'est-à-dire son volume, donc la production de matières traitées et, à efficacité ~quivalente, la pro-ductivité spécifique ;
- pour la même quantité de matière traitée, la pos-35 sibilit~ de diminuer l'incidence de l'investissement;
16 1 3 31 ~5 6 - la diminution de la consommation d'énergie, par r~duction des puissances spécifiques d'entraînement de l'appareil et de pompage, du fait de la diminution de la contrepression ;
- la réduction notable des vibrations néfastes, ce qui améliore la durée de vie des éléments mécaniques (roulements, garnitures, joints...).
De la sorte, ce dispositif peut être utilisé avec 10 succès pour le traitement et l'~puration de suspensions diverses, telles que par exemple des suspensions de pâtes à papier diverses, des eaux r~siduaires ou des eaux pol-luées, des suspensions eau-pétrole, etc.
, :
Claims (11)
1. Dispositif pour la séparation de particules dans un liquide, dans lequel la suspension à épurer est amenée dans une enceinte de révolution tournant autour d'un axe longitudinal, du type comportant:
- des moyens fixes d'amenée de la suspension, disposés selon l'axe longitudinal de l'enceinte de révolution, prolongés par des moyens mobiles de déviation du courant de suspension vers la périphérie de l'enceinte;
- des moyens pour entraîner ladite enceinte en rotation autour de son axe longitudinal;
- des moyens fixes de sortie de la suspension épurée et des différentes fractions séparées, disposés selon l'axe longitudinal de ladite enceinte, précédés par des moyens mobiles de déviation et dans lequel le moyen de sortie des composants les plus légers est disposé sur l'axe longitudinal de rotation, soit du côté entrée de la suspension à épurer soit du côté sortie de la suspension à
épurer et dans lequel:
. les moyens mobiles de déviation précédant les moyens fixes de sortie captent la plus grande partie du débit de la suspension au niveau de la périphérie de l'enceinte, puis la dévient vers l'axe longitudinal de rotation de manière à récupérer la majeure partie de l'énergie cinétigue de rotation;
. les moyens de sortie sont situés à l'extrémité opposée de celle de l'enceinte comportant les moyens d'amenée, et sont disposés à la périphérie de cette enceinte;
. un corps central de révolution est disposé à l'intérieur de l'enceinte, selon l'axe longitudinal de rotation de cette enceinte, entre les moyens d'amenée de la suspension et les moyens de sortie de ladite suspension épurée;
caractérisée en ce que:
- ledit corps central de révolution a une forme générale qui, depuis les moyens d'entrée, converge en direction des moyens de sortie;
- et comporte un moyen d'écopage disposé au voisinage de la plus faible section dudit corps central de révolution, relié
à un conduit axial de sortie.
- des moyens fixes d'amenée de la suspension, disposés selon l'axe longitudinal de l'enceinte de révolution, prolongés par des moyens mobiles de déviation du courant de suspension vers la périphérie de l'enceinte;
- des moyens pour entraîner ladite enceinte en rotation autour de son axe longitudinal;
- des moyens fixes de sortie de la suspension épurée et des différentes fractions séparées, disposés selon l'axe longitudinal de ladite enceinte, précédés par des moyens mobiles de déviation et dans lequel le moyen de sortie des composants les plus légers est disposé sur l'axe longitudinal de rotation, soit du côté entrée de la suspension à épurer soit du côté sortie de la suspension à
épurer et dans lequel:
. les moyens mobiles de déviation précédant les moyens fixes de sortie captent la plus grande partie du débit de la suspension au niveau de la périphérie de l'enceinte, puis la dévient vers l'axe longitudinal de rotation de manière à récupérer la majeure partie de l'énergie cinétigue de rotation;
. les moyens de sortie sont situés à l'extrémité opposée de celle de l'enceinte comportant les moyens d'amenée, et sont disposés à la périphérie de cette enceinte;
. un corps central de révolution est disposé à l'intérieur de l'enceinte, selon l'axe longitudinal de rotation de cette enceinte, entre les moyens d'amenée de la suspension et les moyens de sortie de ladite suspension épurée;
caractérisée en ce que:
- ledit corps central de révolution a une forme générale qui, depuis les moyens d'entrée, converge en direction des moyens de sortie;
- et comporte un moyen d'écopage disposé au voisinage de la plus faible section dudit corps central de révolution, relié
à un conduit axial de sortie.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle D entre la paroi interne de l'enceinte et la paroi du corps central croît progressivement de l'entrée vers la zone d'écopage.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enceinte est cylindrique et en ce que le corps central de révolution a la forme générale d'un diabolo.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps central de révolution en forme de diabolo comprend trois portions distinctes, respectivement:
- une première portion tronconique, effilée vers la sortie;
- une seconde portion cylindrique reliée à la première portion, comportant en périphérie des orifices associés aux moyens d'écopage;
- une troisième portion également tronconique, mais de conicité inverse à la première portion, reliée à la seconde portion cylindrique et comportant un conduit axial associé
aux moyens d'écopage, destiné à extraire la fraction légère.
- une première portion tronconique, effilée vers la sortie;
- une seconde portion cylindrique reliée à la première portion, comportant en périphérie des orifices associés aux moyens d'écopage;
- une troisième portion également tronconique, mais de conicité inverse à la première portion, reliée à la seconde portion cylindrique et comportant un conduit axial associé
aux moyens d'écopage, destiné à extraire la fraction légère.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'écopage sont constitués par des ailettes radiales associées aux orifices périphériques de la seconde portion cylindrique, reliées au conduit axial.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les extrémités d'entrée et de sortie du corps central convergent sont solidaires de l'enceinte et sont entraînées en rotation par un moteur unique à la même vitesse de rotation de ladite enceinte.
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps central convergent est entraîné en rotation à une vitesse différente de celle de l'enceinte, mais est solidaire des têtes d'entrée et/ou de sortie de l'enceinte.
8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps central convergent est entraîné en rotation à une vitesse différente de celle de l'enceinte, mais est solidaire des têtes d'entrée et/ou de sortie de l'enceinte.
9. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps central convergent est entraîné en rotation à une vitesse différente de celle de l'enceinte, mais est solidaire des têtes d'entrée et/ou de sortie de l'enceinte.
10. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps central convergent est entraîné en rotation à une vitesse différente de celle de l'enceinte, mais est solidaire des têtes d'entrée et/ou de sortie de l'enceinte.
11. Dispositif selon l'une des revendications 7, 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que le corps central en forme de diabolo comporte en périphérie des ailettes équidistantes disposées le long d'une génératrice.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8812156A FR2636251B1 (fr) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | Dispositif pour la separation de particules dans un liquide, notamment pour l'epuration de suspensions papetieres |
| FR8812156 | 1988-09-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1331956C true CA1331956C (fr) | 1994-09-13 |
Family
ID=9370102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000611149A Expired - Lifetime CA1331956C (fr) | 1988-09-13 | 1989-09-12 | Dispositif pour la separation selective de particules dans un liquide, notamment pour l'epuration de suspensions papetieres |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5131544A (fr) |
| EP (1) | EP0359682B1 (fr) |
| JP (1) | JP2661757B2 (fr) |
| AT (1) | ATE78533T1 (fr) |
| BR (1) | BR8907082A (fr) |
| CA (1) | CA1331956C (fr) |
| DE (1) | DE68902205T2 (fr) |
| ES (1) | ES2034729T3 (fr) |
| FI (1) | FI95056C (fr) |
| FR (1) | FR2636251B1 (fr) |
| WO (1) | WO1990002839A1 (fr) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5156586A (en) * | 1990-07-10 | 1992-10-20 | Bardyne | Orbital separator for orbitally separating a mixture |
| DE4105903C2 (de) * | 1991-02-26 | 1994-10-06 | Escher Wyss Gmbh | Vollmantelzentrifuge als Reiniger für Stoffsuspensionen |
| FI90358C (fi) * | 1992-05-19 | 1994-01-25 | Pom Technology Oy Ab | Menetelmä ja laite kuitususpension lajittelemiseksi |
| US5368735A (en) * | 1993-03-08 | 1994-11-29 | Claude Laval Corporation | Liquid/solid separator with a conduit between a vortex and a quiescent collector zone |
| US5468396A (en) * | 1994-03-16 | 1995-11-21 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Centrifugal cleaning of pulp and paper process liquids |
| US5578209A (en) * | 1994-09-21 | 1996-11-26 | Weiss Enterprises, Inc. | Centrifugal fluid separation device |
| ATE187213T1 (de) * | 1995-12-21 | 1999-12-15 | Finckh Maschf | Gerät zum aufbereiten von für die papier- bzw. pappeproduktion vorgesehenen fasersuspensionen |
| PT102320A (pt) * | 1999-06-09 | 2000-12-29 | Finidro Financiamento Energeti | Processo e aparelho para a preparacao de pasta de papel a partir de aparas de papel |
| AUPR080100A0 (en) * | 2000-10-17 | 2000-11-09 | Filtra Limited | A solids separator |
| SE517532C2 (sv) * | 2000-10-25 | 2002-06-18 | Rolf Ekholm | Metod och apparat för tvättning av en fibersuspension |
| AU2001295279B2 (en) * | 2001-10-17 | 2007-11-29 | Filtra Limited | A solids separator |
| FR2954187B1 (fr) | 2009-12-18 | 2014-08-01 | Total Sa | Separateur a ecoulement cyclonique. |
| FR2991593B1 (fr) * | 2012-06-11 | 2017-09-15 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de fractionnement d'un fluide comportant des particules et d'extraction d'un volume d'interet |
| US10596580B2 (en) | 2016-04-15 | 2020-03-24 | Layne Christensen Company | Fluid separator device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2748668A (en) * | 1952-07-11 | 1956-06-05 | Beloit Iron Works | Separator-pumping operation for paper stock |
| FR1115888A (fr) * | 1954-12-17 | 1956-04-30 | Séparateur centrifuge à traversée de liquide présentant un grand écartement entre le plan d'entrée du liquide à clarifier et le plan de sortie des matières décantées | |
| FR1450895A (fr) * | 1964-10-06 | 1966-06-24 | Werkspoor Nv | Centrifugeuse pour la séparation d'un mélange de deux phases liquides en fonctionnement continu |
| GB1366170A (en) * | 1971-10-15 | 1974-09-11 | Ec Corp | Processes and apparatus for effecting exchange crystallisation and co mponent separation |
| SU417167A1 (fr) * | 1972-02-15 | 1974-02-28 | ||
| FR2478489B1 (fr) * | 1980-03-21 | 1985-08-30 | Centre Tech Ind Papier | Procede et dispositif pour la separation de particules dans un fluide, notamment pour l'epuration de suspensions papetieres |
| US4332350A (en) * | 1980-07-30 | 1982-06-01 | Mcclellan Jack A | Centrifuge apparatus for separating entrained solids from industrial waste water |
| SU952350A1 (ru) * | 1981-01-21 | 1982-08-23 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Химического Машиностроения | Гидроциклон-классификатор |
| ZA839064B (en) * | 1982-12-06 | 1985-07-31 | Broken Hill Pty Co Ltd | Centrifugal separation method and apparatus |
-
1988
- 1988-09-13 FR FR8812156A patent/FR2636251B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-09-12 EP EP89420338A patent/EP0359682B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-12 BR BR898907082A patent/BR8907082A/pt not_active IP Right Cessation
- 1989-09-12 JP JP1509456A patent/JP2661757B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-12 WO PCT/FR1989/000458 patent/WO1990002839A1/fr active IP Right Grant
- 1989-09-12 ES ES198989420338T patent/ES2034729T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-12 AT AT89420338T patent/ATE78533T1/de not_active IP Right Cessation
- 1989-09-12 CA CA000611149A patent/CA1331956C/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-12 DE DE8989420338T patent/DE68902205T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-12 US US07/477,904 patent/US5131544A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-05-11 FI FI902374A patent/FI95056C/fi active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI95056B (fi) | 1995-08-31 |
| ES2034729T3 (es) | 1993-04-01 |
| EP0359682A1 (fr) | 1990-03-21 |
| EP0359682B1 (fr) | 1992-07-22 |
| FI95056C (fi) | 1995-12-11 |
| FR2636251B1 (fr) | 1992-01-17 |
| FR2636251A1 (fr) | 1990-03-16 |
| DE68902205T2 (de) | 1992-12-10 |
| BR8907082A (pt) | 1991-01-08 |
| WO1990002839A1 (fr) | 1990-03-22 |
| ATE78533T1 (de) | 1992-08-15 |
| US5131544A (en) | 1992-07-21 |
| DE68902205D1 (de) | 1992-08-27 |
| JPH03501279A (ja) | 1991-03-22 |
| FI902374A0 (fi) | 1990-05-11 |
| JP2661757B2 (ja) | 1997-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1331956C (fr) | Dispositif pour la separation selective de particules dans un liquide, notamment pour l'epuration de suspensions papetieres | |
| EP0228097B1 (fr) | Séparateur tournant à vortex pour liquide hétérogéne | |
| RU2179481C2 (ru) | Способ разделения суспензии и центробежный сепаратор для его осуществления (варианты) | |
| EP0596764B1 (fr) | Dispositif et procédé pour effectuer la séparation de phases par filtration et centrifugation | |
| CA1153989A (fr) | Procede et dispositif pour la separation des particules dans un fluide, notamment pour l'epuration des suspensions papetieres | |
| US6599422B2 (en) | Separator for liquids containing impurities | |
| EP0262161A1 (fr) | Separation par centrifugation a ecoulement continu | |
| EP0104966B1 (fr) | Centrifugeuse à récupération d'énergie | |
| FR2632216A1 (fr) | Dispositif de separation a tube a tourbillon | |
| FR2546419A1 (fr) | Appareillage pour deshydrater de la boue dans la zone de centrifugation d'une centrifugeuse a enveloppe pleine | |
| FR2617517A1 (fr) | Appareil de repartition et d'epuration d'une pate cellulosique fibreuse | |
| FR2645184A1 (fr) | Appareil de fluidisation, de degazage et de pompage d'une suspension d'une matiere cellulosique fibreuse | |
| FR2617516A1 (fr) | Appareil de repartition d'une pate cellulosique fibreuse | |
| FR2460701A1 (fr) | Dispositif de separation de matieres solides dans un courant de liquide | |
| FR2772636A1 (fr) | Ensemble pour l'epuration automatique d'un fluide pollue et procede de mise en oeuvre | |
| FR2472406A1 (fr) | Procede et installation pour separer des substances a l'aide de la force centrifuge | |
| FR2632332A1 (fr) | Appareil de separation pour suspension de pate cellulosique fibreuse | |
| FR2588778A1 (fr) | Separateur a vortex liquide | |
| BE486877A (fr) | ||
| FR2630658A1 (fr) | Procede et dispositif pour la separation de produits de densites differentes, notamment des particules en suspension dans un fluide | |
| BE522765A (fr) | ||
| JP2002506135A (ja) | 繊維懸濁液分離用の２つのスクリーン室を備えるスクリーン装置 | |
| FR2520632A1 (fr) | Procede de filtration et microfiltration tangentielle sur surface filtrante de revolution et filtre pour sa mise en oeuvre | |
| FR2635989A1 (fr) | Filtre centrifuge a tambour, a decolmatage et ejection automatiques | |
| FR2504405A1 (fr) | Procede et dispositif pour nettoyer ou filtrer des suspensions de materiaux, applicables, notamment, a l'industrie du papier |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |