Séparateur à force centrifuge. Cette invention a pour objet un appareil utilisant la force centrifuge pour séparer un produit liquide complexe en substances de poils spécifiques différents. Les appareils de ce genre utilisés jusqu'à présent par exemple pour séparer la crème du lait, et dont le débit d'alimentation est constant pendant le travail, notamment ceux qui ne sont pas alimentés par succion, ont un grave inconvé nient en ce sens que leur pouvoir séparateur est influencé considérablement par les varia tions de la vitesse de rotation imprimée au bol ou organe similaire.
Il en résulte que, si la vitesse du moteur n'est pas maintenue constante, ce qui est particulièrement difficile dans le cas d'un moteur animé, tout abaisse ment de la vitesse au-dessous de celle pour laquelle l'appareil est prévu donne lieu à une grande diminution du degré de séparation.
Suivant la présente invention, le bol est directement accouplé à une turbine qui est actionnée par le liquide avant son traitement et de laquelle ce liquide peut s'écouler directe ment dans le bol. Il résulte de cette disposition que- le débit du bol est le même que celui de l'ajutage d'alimentation de la turbine. Dans ces condi tions, le débit du bol et la vitesse de rota tion qui lui est imprimée dépendent tous deux d'une même fonction (la racine carrée) de la pression et' restent tout à fait propor tionnels, de sorte que les variations de vitesse n'ont pas d'influence sensible sur le degré de séparation.
L'utilisation d'une turbine convenable mue par le liquide à traiter, avant son arrivée au bol séparateur, permet d'ailleurs d'obtenir des vitesses de rotation considérables et par suite une grande puissance de débit tout en ren dant l'appareil petit, simple à construire et à entretenir par suite de l'absence de tous engrenages.
lie dessin ci-annexé, à titre d'exemple, montre une forme d'exécution d'un séparateur suivant cette invention. La fig. 1 en est une élévation; La fig. 2 est un plan; La fig. 3 est une coupe verticale de l'en semble de l'appareil; Les fig. 4 et 5 représentent à plus grande échelle une coupe verticale et un plan de la roue de turbine, deux des aubes étant cou pées suivant les lignes A-A et B-B de la fig. 4;
Les fig. 6 et 7 sont des coupes verticales d'une aube suivant les lignes C-C et D-D de la fig. 5 ; .
La fig. 8 est une coupe verticale du cous sinet de suspension de l'arbre du bol et de la turbine.
L'appareil représenté, destiné au traite ment du lait, comporte un bâti 1 dont la partie inférieure en forme de vase renferme le bol 2 et supporte au moyen d'un montant 3 une cuve circulaire 4 qui renferme la roue de turbine â. Le bol, de préférence tubulaire, et la roue de turbine sont fixés sur un même arbre vertical 6, qui est guidé et soutenu en haut par un coussinet 8 (fig. 8), reposant sur le couvercle 7 de la cuve. Le bec d'alimen tation placé au fond du bol est centré dans un coussinet élastique dont la construction particulière est indépendante de cette inven tion.
Le lait sous pression arrive par un con duit démontable 9, 10, 11 dans titi ajutage 12 qui dirige le jet de lait tangentiellement sur la roue de turbine suivant une ligne X-X. Le lait recueilli dans la cuve 4 à sa sortie de la roue 5, sort de cette cuve par une ouverture latérale 13 reliée par un conduit 14 à un conduit 15 ménagé dans le fond du bâti 1 et communiquant par une ouverture 16 avec le bec d'alimentation; le lait arrive ainsi dans le bol, dont. l'intérieur peut pré senter toutes dispositions convenables et n'est pas représenté pour cette raison. 17, 18, 19 désignent des récepteurs superposés servant à recueillir séparément les substances liquides de densités différentes qui s'échappent du bol.
La roue de turbine comprend un plateau ayant à sa périphérie un certain nombre d'entailles pour recevoir des aubes 20 de forme particulière. Chaque aube comporte dans sa face de travail deux cavités demi- cylindrique 21 séparées par une arête hori zontale 22 et limitées par des faces verti cales 23 et 24 obliques par rapport à l'arête 22.
L'extrémité de l'aube forme une lèvre coupante 25, et sa surface externe 26 opposée à la face inclinée 23 présente une entaille 27 dont le fond forme un angle aigu avec le rayon passant par l'axe de la roue et le bord<I>a</I> de la lèvre<B>25;</B> cette entaille est destinée à laisser passer librement le jet de liquide sous pression jusqu'à l'instant oit celui- ci est rencontré par le bord même de la lèvre, de sorte que ce jet ne heurte jamais la surface externe de l'aube en question et frappe utilement l'aube précédente le plus longtemps possible.
Il est à remarquer que le jet ne rencontre la lèvre 25 que pendant l'instant très court que la partie<I>a b</I> met à traverser la faible largeur de ce jet, de sorte que la perte d'énergie correspondant à la direction oblique du jet sur la lèvre est négli geable; en effet dès que le point b oit com mence l'arête 22 atteint le jet celui-ci se divise et glisse tangentiellement sur les deux surfaces courbes que sépare cette arête.
En raison de la vitesse linéaire imprimée aux aubes par l'effet de la pression du liquide; vitesse qui est à peu prés égale à la moitié de la vitesse du jet, le liquide qui s'échappe a une vitesse absolue relativement petite. Cette vitesse suffit cependant à maintenir en mouvement giratoire la masse de liquide que recueille la cuve circulaire 4 et à donner lieu à une certaine pression hydrostatique.
Il en résulte que le liquide qui s'écoule immédiatement par l'ouverture 13 et les conduits 14, 15 pour arriver au bol 2 reste soumis à une certaine pression et reste chargé d'une partie de l'air qui s'y est trouvé préa lablement dissous, et il arrive dans le bol avec une viscosité réduite qui favorise la séparation.
Le nettoyage de l'appareil est extrême ment simple car il suffit d'y faire passer de l'eau chaude avant et après le travail du lait. Cette eau peut être évacuée par exemple à travers un prolongement du conduit 15, nor malement fermé par un bouchon 47. Il lie reste alors qu'à débarrasser les parois intérieures du bol des particules solides qui y adhèrent après la séparation.
Le coussinet 8 représenté est constitué par une série de trois rondelles d'acier super posées 28, 29, 30 placées dans une boîte 31 qui est enfermée dans une seconde boîte 32 solidaire du couvercle 7 de la cuve et fermée elle-même par un couvercle 33. Ces trois rondelles sont maintenues pressées l'une contre l'autre et contre le couvercle 33 par des ressorts 34 prenant appui sur le fond de la boîte 31 et placés autour de tiges 35 qui sont fixées à la rondelle 30 et passant libre= ment à travers les rondelles 29 et 28. La rondelle 29 a un diamètre intérieur plus grand que celui des rondelles 28 et 30 de sorte que l'ensemble forme une cage pour aine couronne de billes 36.
Dans celle-ci se trouve centrée une douille 37 qui est fixée sur l'arbre 6 par un écrou 38 et qui com porte un renflement conique 39, reposant sur les billes. Ce coussinet à billes est de cons truction simple et économique puisque les trois rondelles peuvent être découpées et rectificiées de la manière la plus simple; enfin le montage et le démontage des élé- inents du coussinet sont faciles.
Le grais sage, qui est très important pour une tur bine à grande vitesse, est assuré au moyen d'un godet 40 d'où l'huile s'écoule lentement dans l'intervalle annulaire entre la rondelle 30 et la douille 37, pour lubrifier les billes et s'échapper par une rainure radiale 41 de la rondelle 29, une rainure verticale 42 de la rondelle 28 et un conduit 43 dans le fond de la boite 31; l'huile est alors amenée par un conduit 44 dans un filtre 45, d'où elle sort purifiée pour tomber dans un réservoir amovible 46; elle peut ainsi à tout instant être versée de nouveau dans le godet 40.
L'expérience à montré qu'avec une turbine du genre ci-dessus décrit, d'un diamètre rela tivement petit (par exemple: 40 mm) et ali mentée sous une pression relativement peu élevée, il 'est possible d'obtenir une vitesse considérable, par exemple 20,000 tours par minute. Grâce à la conformation spéciale des aubes, le rendement mécanique de la turbine est excellent, et la composition du lait n'est pas modifiée par son passage à travers la roue motrice; en particulier l'absence de choc évite que les particules graisseuses ne s'écrasent sur les aubes et il n'y a à crain dre aucune formation de beurre; la sépara tion de la crème s'effectue exclusivement dans le bol qui peut être de tout type convenable quelconque.
Centrifugal force separator. This invention relates to an apparatus using centrifugal force to separate a complex liquid product into substances of different specific hairs. The devices of this kind used until now for example to separate cream from milk, and whose feed rate is constant during work, in particular those which are not fed by suction, have a serious drawback in this sense. that their separating power is considerably influenced by variations in the speed of rotation imparted to the bowl or the like.
As a result, if the speed of the motor is not kept constant, which is particularly difficult in the case of an animated motor, any lowering of the speed below that for which the appliance is intended gives result in a large decrease in the degree of separation.
According to the present invention, the bowl is directly coupled to a turbine which is actuated by the liquid before its treatment and from which this liquid can flow directly into the bowl. The result of this arrangement is that the flow rate of the bowl is the same as that of the feed nozzle of the turbine. Under these conditions, the flow rate of the bowl and the rotational speed imparted to it both depend on the same function (the square root) of the pressure and 'remain completely proportional, so that the variations in speed have no significant influence on the degree of separation.
The use of a suitable turbine driven by the liquid to be treated, before it arrives at the separator bowl, moreover makes it possible to obtain considerable rotational speeds and consequently a great output power while making the device small. , easy to build and maintain due to the absence of all gears.
The accompanying drawing, by way of example, shows an embodiment of a separator according to this invention. Fig. 1 is an elevation; Fig. 2 is a plane; Fig. 3 is a vertical section of the entire apparatus; Figs. 4 and 5 show on a larger scale a vertical section and a plane of the turbine wheel, two of the blades being cut along the lines A-A and B-B of FIG. 4;
Figs. 6 and 7 are vertical sections of a blade taken along lines C-C and D-D of FIG. 5; .
Fig. 8 is a vertical section of the suspension cous sinet of the bowl shaft and the turbine.
The apparatus shown, intended for the treatment of milk, comprises a frame 1, the vase-shaped lower part of which contains the bowl 2 and supports, by means of an upright 3, a circular vessel 4 which contains the turbine wheel â. The bowl, preferably tubular, and the turbine wheel are fixed on the same vertical shaft 6, which is guided and supported at the top by a bearing 8 (fig. 8), resting on the cover 7 of the tank. The feed spout placed at the bottom of the bowl is centered in an elastic pad, the particular construction of which is independent of this invention.
The pressurized milk arrives through a removable pipe 9, 10, 11 in a titi nozzle 12 which directs the jet of milk tangentially on the turbine wheel along an X-X line. The milk collected in the tank 4 at its exit from the wheel 5, leaves this tank through a lateral opening 13 connected by a duct 14 to a duct 15 formed in the bottom of the frame 1 and communicating through an opening 16 with the spout d 'food; the milk thus arrives in the bowl, of which. the interior may have any suitable layout and is therefore not shown. 17, 18, 19 designate superimposed receivers serving to separately collect the liquid substances of different densities which escape from the bowl.
The turbine wheel comprises a plate having at its periphery a certain number of notches for receiving blades 20 of particular shape. Each blade has in its working face two semi-cylindrical cavities 21 separated by a horizontal edge 22 and limited by vertical faces 23 and 24 oblique with respect to the edge 22.
The end of the blade forms a cutting lip 25, and its outer surface 26 opposite the inclined face 23 has a notch 27 whose bottom forms an acute angle with the spoke passing through the axis of the wheel and the edge < I> a </I> of the lip <B> 25; </B> this notch is intended to allow the jet of pressurized liquid to pass freely until the instant when it is encountered by the very edge of the the lip, so that this jet never strikes the outer surface of the vane in question and usefully strikes the previous vane for as long as possible.
It should be noted that the jet only meets the lip 25 during the very short instant that the part <I> ab </I> takes to cross the small width of this jet, so that the loss of energy corresponding to the oblique direction of the jet on the lip is negligible; in fact as soon as the bored point begins the edge 22 reaches the jet, the latter divides and slides tangentially on the two curved surfaces which this edge separates.
Due to the linear speed imparted to the blades by the effect of the pressure of the liquid; speed which is approximately equal to half the speed of the jet, the escaping liquid has a relatively low absolute speed. This speed is sufficient, however, to keep the mass of liquid which collects the circular tank 4 in gyratory motion and to give rise to a certain hydrostatic pressure.
As a result, the liquid which immediately flows through the opening 13 and the conduits 14, 15 to reach the bowl 2 remains subjected to a certain pressure and remains charged with part of the air which is there. previously dissolved, and it arrives in the bowl with a reduced viscosity which promotes separation.
Cleaning the appliance is extremely simple because it suffices to run hot water through it before and after working the milk. This water can be evacuated, for example, through an extension of the conduit 15, normally closed by a stopper 47. It then remains only to rid the interior walls of the bowl of solid particles which adhere thereto after separation.
The pad 8 shown is constituted by a series of three super-placed steel washers 28, 29, 30 placed in a box 31 which is enclosed in a second box 32 secured to the cover 7 of the tank and itself closed by a cover 33. These three washers are kept pressed against each other and against the cover 33 by springs 34 bearing on the bottom of the box 31 and placed around rods 35 which are fixed to the washer 30 and passing free = ment through the washers 29 and 28. The washer 29 has an internal diameter greater than that of the washers 28 and 30 so that the assembly forms a cage for a crown of balls 36.
Therein is centered a bush 37 which is fixed to the shaft 6 by a nut 38 and which comprises a conical bulge 39, resting on the balls. This ball bearing is of simple and economical construction since the three washers can be cut and ground in the simplest way; finally, the assembly and disassembly of the pad ele- ments are easy.
The wise grease, which is very important for a high speed turbine, is provided by means of a cup 40 from which the oil flows slowly in the annular gap between the washer 30 and the bush 37, for lubricate the balls and escape through a radial groove 41 of the washer 29, a vertical groove 42 of the washer 28 and a duct 43 in the bottom of the box 31; the oil is then brought through a pipe 44 into a filter 45, from where it comes out purified to fall into a removable reservoir 46; it can thus be poured back into bucket 40 at any time.
Experience has shown that with a turbine of the type described above, of a relatively small diameter (for example: 40 mm) and fed under a relatively low pressure, it is possible to obtain a speed considerable, for example 20,000 revolutions per minute. Thanks to the special conformation of the blades, the mechanical efficiency of the turbine is excellent, and the composition of the milk is not modified by its passage through the driving wheel; in particular the absence of shock prevents the greasy particles from crashing onto the blades and there is no fear of any formation of butter; the separation of the cream takes place exclusively in the bowl which can be of any suitable type.