Dispositif pour traiter une matière coulante en couche mince par centrifugation,
notamment des jus de fruits et des sirops
La présente invention a pour objet un dispositif pour traiter une matière coulante en couche mince par centrifugation, notamment des jus de fruits et des sirops.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend une chambre fermée présentant au moins une partie cylindrique et une partie tronconique, un orifice d'entrée de la matière et un orifice de sortie du produit traité s'ouvrant aux extrémités de ladite chambre, un arbre rotatif monté dans l'axe de ladite chambre et s'étendant d'une extrémité à l'autre de celle-ci, des moyens pour faire tourner ledit arbre, des aubes disposées autour dudit arbre et espacées angulairement l'une de l'autre s'étendant au moins dans la partie tronconique, les bords libres des aubes étant suffisamment près de la paroi interne de ladite partie tronconique pour que la matière à traiter soit projetée sur ladite paroi sous forme d'une mince pellicule par les aubes tournantes,
lesdits bords des aubes étant effilés et orientés de manière telle qu'il se crée une force qui pousse la mince pellicule déposée sur la paroi vers l'orifice de sortie du dispositif.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention et des variantes.
La fig. 1 est une coupe verticale à travers cette forme d'exécution du dispositif.
Les fig. 2 et 3 sont des coupes suivant les lignes
II-II et III-III de la fig. 1.
Les fig. 4, 5 et 6 sont des vues schématiques représentant des variantes de cette forme d'exécution du dispositif.
La fig. 7 est une coupe représentant une variante du mécanisme de réglage des aubes.
La forme d'exécution représentée aux fig. 1, 2 et 3 comporte une série de montants formant un socle indiqué de façon générale en 10. Ce socle peut supporter une console 12 pour un moteur 14, et il supporte également le bâti ou carter principal indiqué de façon générale en 18, logeant le mécanisme du dispositif.
La référence 20 indique de façon générale une chambre fermée à travers laquelle desl fluides de chauffage ou de refroidissement peuvent être pompés, par exemple par les conduites d'entrée 22 et de sortie 24 ; il n'existe pas de communication entre cette chemise et l'intérieur du carter que l'on va décrire.
Le moteur 14 entraîne un arbre principal 26 au moyen d'une courroie 28. L'arbre 26 est à peu près entièrement enfermé dans la chambre et est situé de façon générale dans l'axe de celle-ci L'arbre 26 s'étend vers l'extérieur à partir des deux extrémités de la chambre à travers une plaque 30 située à une extrémité et un élément analogue 32 situé à son extrémité opposée. Des paliers (non représentés en détail) portent l'arbre et ce dernier est axialement réglable au moyen d'une série de rainures étroites 34 et d'une rondelle 36 qui maintient en position cette extrémité de l'arbre par rapport à une plaque de palier 38.
La fig. 7 représente une variante dans laquelle un palier fixe 31 est fixé à la plaque 30 et un manchon rotatif de palier calé 33 est réglable par déplacement axial de l'arbre 26 et avec ce dernier des aubes 46. Une vis à ailettes 35 fixe l'axe lorsque le réglage est effectué.
L'extrémité opposée de l'arbre peut être maintenue en place par des rondelles amovibles 40 d'épaisseur différente, l'arbre 26 étant définitivement maintenu en place par rapport à la rondelle 36 au moyen d'une vis de fixation 42.
L'arbre principal 26 est muni d'un rotor non perforé 44 qui supporte une série d'aubes radiales 46. Chacune de ces aubes est effilée dans le sens longitudinal et une paroi interne 48 de la chambre 18 de façon analogue, les aubes 46 étant formées à leur bord libre d'après l'inclinaison de la paroi de la chambre conique (fig. 1).
L'arbre principal 26 supporte également un séparateur de vapeur par centrifugation 50.
A une extrémité de la chambre 18 est ménagée une conduite d'admission 52 de la matière. I1 est prévu une conduite 54 d'vacuation de produit et une conduite 56 d'évacuation de vapeur.
La matière à traiter arrive par la conduite 52 et vient immédiatement sur les aubes 46 tournant rapidement. Les parties solides sont projetées vers l'extérieur et se rassemblent sous forme d'une pellicule très mince sur la surface interne de la paroi 48, cette pellicule tendant à descendre vers la conduite d'évacuation 54 du produit, tant sous l'effet de la pesanteur que de la force centrifuge.
La fig. 4 représente sous forme schématique un dispositif analogue, mais en position verticale au lieu d'horizontale. Dans ce cas, le fluide à traiter entre en 60 et descend par gravité. La force centrifuge favorise ce déplacement représenté par les flèches
A (fig. 1), le produit sort en 62 et une barrière 64 empêche la matière de descendre dans le mécanisme de commande. Ce mécanisme de commande pourrait être placé au sommet du carter, comme en fig.
5. Le séparateur centrifuge est indiqué en 66 et la vapeur sort en 68, les aubes étant indiquées en 70.
Dans cette variante de la forme d'exécution décrite du dispositif, la durée de traitement est très courte, l'action étant extrêmement rapide du fait de l'action de la pesanteur.
La fig. 5 représente une variante où le dispositif placé verticalement est renversé par rapport au dispositif montré en fig. 4. Dans ce dispositif, la conduite d'admission de matière est indiquée en 72, la conduite d'évacuation du produit en 74 et la conduite d'évacuation de vapeur en 76. Dans ce cas la chambre tronconique s'ouvre vers le haut vers lequel la force due à la rotation des aubes 78 est dirigée, de sorte que la durée de séjour de la matière est augmentée.
La fig. 6 représente un cas dans lequel les aubes sont effilées vers le bas. Le séparateur est en 88 et la conduite d'évacuation de la vapeur en 90. Dans ce cas également, la force due à la rotation est dirigée vers le haut le long de la surface de traitement inclinée, en ralentissant la progression vers l'avant de la matière, qui, dans ce cas, entre en 84 sous pression.
Dans la variante représentée en fig. 4, l'orifice d'entrée pourrait être situé au bas de la chambre et l'orifice de sortie à son sommet. Dans ce cas, la durée de séjour de la matière dans la chambre serait extrêmement longue, attendu que la pesanteur et la force due à la rotation s'opposent toutes les deux à la progression de la pellicule.
D'autre part, si les positions des orifices d'entrée et de sortie sont interverties, la durée de séjour de la matière dans la chambre est un peu prolongée, la force due à la rotation aide au passage de la pellicule, alors que la pesanteur s'y oppose.
Outre les dispositifs décrits, qui sont soit horizontaux, soit verticaux, on peut également utiliser un tel dispositif dans toute position angulaire entre l'horizontale et la verticale. De nombreux produits peuvent être traités dans l'une ou l'autre des variantes décrites, notamment des fluides qu'on désire concentrer, par exemple des jus de fruits, des sirops de sucre destinés à la fabrication des caramels ou du latex dans certaines opérations de son traitement.
Device for treating a flowing material in a thin layer by centrifugation,
especially fruit juices and syrups
The present invention relates to a device for treating a flowing material in a thin layer by centrifugation, in particular fruit juices and syrups.
This device is characterized in that it comprises a closed chamber having at least a cylindrical part and a frustoconical part, an inlet port for the material and an outlet port for the treated product opening at the ends of said chamber, a rotary shaft mounted in the axis of said chamber and extending from one end to the other thereof, means for rotating said shaft, vanes disposed around said shaft and angularly spaced from one of the another extending at least in the frustoconical part, the free edges of the vanes being sufficiently close to the internal wall of said frustoconical part so that the material to be treated is projected onto said wall in the form of a thin film by the rotating vanes,
said edges of the blades being tapered and oriented in such a way that a force is created which pushes the thin film deposited on the wall towards the outlet of the device.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the device which is the subject of the invention and of the variants.
Fig. 1 is a vertical section through this embodiment of the device.
Figs. 2 and 3 are cuts along the lines
II-II and III-III of fig. 1.
Figs. 4, 5 and 6 are schematic views showing variants of this embodiment of the device.
Fig. 7 is a section showing a variant of the blade adjustment mechanism.
The embodiment shown in FIGS. 1, 2 and 3 comprises a series of uprights forming a base generally indicated at 10. This base can support a console 12 for a motor 14, and it also supports the main frame or housing indicated generally at 18, housing the mechanism of the device.
Reference numeral 20 generally indicates a closed chamber through which heating or cooling fluids can be pumped, for example through inlet 22 and outlet 24 conduits; there is no communication between this jacket and the inside of the casing which will be described.
The motor 14 drives a main shaft 26 by means of a belt 28. The shaft 26 is almost entirely enclosed in the chamber and is located generally in the axis of the latter. The shaft 26 extends outward from both ends of the chamber through a plate 30 at one end and a like member 32 at its opposite end. Bearings (not shown in detail) support the shaft and the shaft is axially adjustable by means of a series of narrow grooves 34 and a washer 36 which holds this end of the shaft in position relative to a plate. bearing 38.
Fig. 7 shows a variant in which a fixed bearing 31 is fixed to the plate 30 and a rotary wedge bearing sleeve 33 is adjustable by axial displacement of the shaft 26 and with the latter of the blades 46. A wing screw 35 fixes the shaft. axis when the adjustment is made.
The opposite end of the shaft can be held in place by removable washers 40 of different thickness, the shaft 26 being permanently held in place relative to the washer 36 by means of a fixing screw 42.
The main shaft 26 is provided with an unperforated rotor 44 which supports a series of radial vanes 46. Each of these vanes is tapered in the longitudinal direction and an inner wall 48 of the chamber 18 similarly, the vanes 46 being formed at their free edge according to the inclination of the wall of the conical chamber (fig. 1).
The main shaft 26 also supports a centrifugal vapor separator 50.
At one end of the chamber 18 is formed an inlet pipe 52 for the material. There is provided a pipe 54 for discharging product and a pipe 56 for discharging steam.
The material to be treated arrives through line 52 and immediately comes to the rapidly rotating blades 46. The solid parts are projected outwards and come together in the form of a very thin film on the internal surface of the wall 48, this film tending to descend towards the discharge pipe 54 of the product, both under the effect of gravity than centrifugal force.
Fig. 4 shows in schematic form a similar device, but in a vertical position instead of a horizontal one. In this case, the fluid to be treated enters at 60 and descends by gravity. The centrifugal force promotes this displacement represented by the arrows
A (fig. 1), the product exits at 62 and a barrier 64 prevents the material from descending into the control mechanism. This control mechanism could be placed at the top of the housing, as in fig.
5. The centrifugal separator is indicated at 66 and the steam exits at 68, the vanes being indicated at 70.
In this variant of the embodiment described of the device, the treatment time is very short, the action being extremely fast due to the action of gravity.
Fig. 5 shows a variant where the device placed vertically is reversed with respect to the device shown in FIG. 4. In this device, the material inlet pipe is indicated at 72, the product discharge pipe at 74 and the vapor discharge pipe at 76. In this case the frustoconical chamber opens upwards. towards which the force due to the rotation of the vanes 78 is directed, so that the residence time of the material is increased.
Fig. 6 shows a case where the vanes are tapered downward. The separator is 88 and the steam discharge line 90. In this case too, the force due to the rotation is directed upwards along the inclined treatment surface, slowing the forward progression. matter, which in this case enters into 84 under pressure.
In the variant shown in FIG. 4, the inlet port could be located at the bottom of the chamber and the outlet port at its top. In this case, the residence time of the material in the chamber would be extremely long, since gravity and the force due to the rotation both oppose the progress of the film.
On the other hand, if the positions of the inlet and outlet openings are reversed, the time the material dwells in the chamber is somewhat prolonged, the force due to the rotation assists the passage of the film, while the gravity opposes it.
In addition to the devices described, which are either horizontal or vertical, it is also possible to use such a device in any angular position between the horizontal and the vertical. Numerous products can be treated in one or other of the variants described, in particular fluids which it is desired to concentrate, for example fruit juices, sugar syrups intended for the manufacture of caramels or latex in certain operations. of his treatment.