CH658902A5 - Procede et appareil de dessiccation d'un melange liquide ou pateux. - Google Patents
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Description
L'invention concerne un procédé de dessiccation d'un mélange liquide ou pâteux, principalement en vue de la réduction de ce mélange en poudre ou en granulés. L'invention concerne aussi un appareil pour la mise en œuvre de ce procédé.
De nombreux processus industriels comportent une ou plusieurs étapes de dessiccation, que ce soit pour obtenir un produit fini sous forme de poudre ou de granulés, ou encore pour réduire certains déchets polluants. Dans tous les cas, les quantités d'eau à éliminer sont la cause d'une très grande consommation d'énergie. L'invention a pour but de créer un procédé de dessiccation applicable aussi bien à l'échelon industriel en raison de son excellent rendement énergétique qu'à l'échelon du laboratoire ou de la production en faible quantité (industrie pharmaceutique) en raison principalement du haut degré d'efficacité qu'il procure.
Dans cet esprit, l'invention concerne donc un procédé de dessiccation de mélange liquide ou pâteux, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre simultanément le mélange à l'action de micro-ondes et à l'action d'une centrifugation.
Au cours d'une mise en œuvre optimale du processus défini ci-dessus, le mélange est fragmenté et réparti sensiblement régulièrement tout autour des moyens d'émission desdites micro-ondes, pour que celles-ci puissent agir sur le mélange avec une meilleure efficacité pendant le processus de centrifugation qui contribue lui-même à séparer les constituants les plus lourds du mélange.
L'invention vise également un appareil de dessiccation pour la mise en œuvre du procédé qui est caractérisé en ce qu'il comporte une cuve montée tournante autour d'un axe de symétrie et recevant le mélange, des moyens de mise en rotation de cette cuve et au moins un générateur de micro-ondes plongé dans la cuve.
Selon un mode de réalisation, l'arbre de rotation de la cuve est creux, pour abriter et protéger efficacement le ou les générateurs de micro-ondes.
Selon-un autre mode de réalisation, les générateurs de microondes sont inclus dans un tube de verre disposé centralement à la partie inférieure de la cuve dans le prolongement de l'arbre de rotation de cette dernière.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre d'un appareil de dessiccation conforme au principe de l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé, dans lequel:
— La figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe partielle d'un appareil conforme à l'invention.
— La figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1.
— La figure 3 est une vue schématique en élévation et en coupe partielle d'une variante de réalisation de l'appareil représenté sur la figure 1.
— La figure 4 est une vue en élévation latérale schématique d'une installation préférée de l'appareil de la figure 3 dans une chaîne de concentration et de séchage d'un mélange liquide.
Sur la figure 1, l'appareil comporte principalement une cuve 11 montée tournante autour d'un axe de symétrie vertical matérialisé par un arbre creux 12, ainsi que trois générateurs de micro-ondes 13, 14, 15 (couramment appelés «magnétrons») plongés dans la cuve 11
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et plus particulièrement logés à l'intérieur de l'arbre creux 12. Ce dernier est maintenu en position verticale au moyen de paliers 16a et 16b d'un bâti 16.
La cuve est, dans l'exemple représenté, essentiellement constituée de deux portions coniques 17 et 18, coaxiales, assemblées par leurs plus grandes bases respectives. La portion conique inférieure 17 est très évasée, de façon à former un réceptacle pour le mélange à traiter. Celui-ci est introduit par un conduit inférieur 19 débouchant dans la portion conique 17 par un espace annulaire 20 ménagé autour de l'arbre 12. Cet espace annulaire est défini par une virole inférieure fixe 21, dans laquelle débouche le conduit 19 et une virole supérieure 22 solidaire de la cuve et percée d'orifices latéraux, dont le diamètre interne est ajusté au diamètre externe de la virole fixe. Une paroi radiale 23 est soudée intérieurement à l'arbre 12 et intercalée extérieurement entre les deux brides d'assemblage 17a et 18a des portions coniques 17 et 18. C'est par son intermédiaire que la cuve 11 est entraînée en rotation. De larges orifices 24 pratiqués dans cette paroi au voisinage de sa bordure externe permettent le passage du mélange dans la partie supérieure de l'appareil, sous l'effet de la force centrifuge. Un palier supérieur 25 situé à la partie supérieure de la cuve, défini avec le manchon 29, améliore la stabilité en rotation de la cuve autour de l'arbre 12.
Un moyen d'entraînement formant vis d'Archimède 28 est agencé en regard de la paroi interne 27 de la cuve 11 et monté tournant autour du même axe de symétrie que celle-ci, c'est-à-dire autour de l'arbre 12, avec une vitesse de rotation différente. Pour ce faire, ledit moyen formant vis d'Archimède est lié à un manchon 29 engagé sur l'arbre 12, faisant saillie à la partie supérieure de la cuve, et sur lequel est fixée une poulie 30 entraînée par une courroie 31. Par ailleurs, les moyens de mise en rotation de la cuve comprennent une autre poulie 32 fixée à l'arbre 12 au-dessus du manchon 29 et entraînée par une autre courroie 33. Les courroies 31 et 33, parallèles, sont couplées à un même moteur, non représenté. La différence de vitesse de rotation entre la cuve et le moyen d'entraînement formant vis d'Archimède peut être fixée par construction en prévoyant une légère différence de diamètre entre les poulies 30 et 32. Ce moyen d'entraînement formant vis d'Archimède a la forme générale d'une cage dont les montants longitudinaux 35 sont assemblés à des ailettes 36 faisant saillie dans la direction de la paroi interne 27 de la cuve et définissant un chemin en hélice susceptible d'entraîner lentement vers le haut de l'appareil les parties les plus denses du mélange, en cours de traitement. Des traverses supérieures 37a relient rigidement les montants 35 au manchon 29 et des traverses inférieures 37b relient rigidement ces mêmes montants à un palier inférieur 37c monté tournant sur l'arbre 12. Un moyen d'évacuation du produit sec est agencé à la partie supérieure de la cuve. Il comporte un réceptacle annulaire 38 entourant la partie supérieure de la cuve 11 et un conduit d'évacuation 39 prolongeant ledit réceptacle. La cuve comporte quant à elle plusieurs ouvertures latérales 40, situées au voisinage de la partie supérieure du moyen d'entraînement formant vis d'Archimède 28 et débouchant dans le réceptacle 38. Ce moyen d'entraînement 28 coopère avec une paroi 27 conique, il a donc bien entendu une forme générale analogue. Autrement dit, les montants 35 sont disposés à intervalles réguliers sur une enveloppe fictive tronconique coaxiale à l'arbre creux 12. Ce dernier est partagé en deux parties: la partie inférieure 42 renferme les générateurs de micro-ondes alignés axialement dans cet espace dudit arbre et la partie supérieure 43 (isolée de la partie 42 par une portion pleine 44) se prolonge à l'extérieur de la cuve, au-dessus du bâti 16, et comporte des ouvertures latérales internes 45 débouchant dans la cuve de façon à constituer un moyen d'évacuation des gaz et/ou vapeur produits au cours du traitement du mélange. La partie tubulaire 43 débouche donc axialement dans une gaine d'évacuation 46 munie d'un dispositif aspirateur 47. Les générateurs 13,14 et 15 sont alimentés électriquement par des fils 48 pénétrant par l'extrémité axiale inférieure de l'arbre 12. Des ouvertures 49 sont pratiquées latéralement dans l'arbre 12 en regard de chaque générateur et ces ouvertures sont prolongées radialement par des guides creux ouverts en regard de la paroi interne 27 et des moyens d'entraînement formant vis d'Archimède 28.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: la cuve 11 est mise en rotation et les générateurs de micro-ondes sont électriquement alimentés tandis que le mélange à traiter est introduit progressivement dans le réceptacle formé par la partie conique 17 de la cuve. Sous l'effet de la force centrifuge, le mélange s'achemine progressivement vers la base du moyen d'entraînement 28. Sous l'effet de la vis d'Archimède, ce mélange progresse lentement vers le haut de la cuve en se répartissant en une couche relativement mince tout autour des générateurs de micro-ondes 13, 14 et 15. La chaleur entretenue par les générateurs agit donc avec un maximum d'efficacité sur un mélange qui se trouve constamment fractionné au cours de sa progression, tout en restant maintenu en couche mince au voisinage de la paroi interne 27. La vapeur dégagée est aspirée par les orifices 45 et évacuée par la gaine 46 et le moyen aspirateur 47. Le produit desséché tombe dans le réceptacle 38 et est évacué par le conduit 39.
La figure 3 représente une variante de réalisation de l'appareil de la figure 1 suivant laquelle l'action des micro-ondes peut s'exercer sensiblement sur toute la région de la surface interne de la cuve, afin que l'action combinée de la centrifugation et des micro-ondes procure une dessiccation optimale.
A cet effet, les guides creux respectifs disposés en regard des générateurs de micro-ondes présentent une pluralité de conduits de guidage d'inclinaisons différentes séparés par des tores de section triangulaire.
En référence à cette figure, les parties de l'appareil identiques à celles de l'appareil de la figure 1 sont désignées par les mêmes numéros de référence, augmentés de 100, ce qui permet de les identifier aisément.
Comme on peut le voir sur cette figure 3, chaque guide creux 150 présente une forme évasée axialement et comporte plusieurs conduits de guidage 150a, 150b et 150c séparés par des tores de section triangulaire 151. On trouve en outre entre deux guides axialement adjacents des entretoises 152 périphériques à l'arbre 112, par exemple de section hexagonale. Des pales de dispersion 153, 154 sont disposées respectivement au-dessus et au-dessous des guides 150, à proximité de l'antenne d'émission.
Ainsi est définie, entre la paroi 127 de l'enveloppe extérieure 111, les entretoises 152 et les parois adjacentes des guides d'ondes 150, une caisse de résonance 155. Les surfaces délimitant cette enceinte 155 seront avantageusement constituées d'un matériau réfléchissant les ondes émises par les générateurs 113 et 114. Ces ondes émises par les antennes se répartiront ainsi à la sortie des conduits de guidage 150a, 150b et 150c en de multiples trajets réfléchis pratiquement sans atténuation sur la paroi 127, les parois des entretoises 152 et les parois externes des guides 150, afin de balayer le mélange soumis à la centrifugation sur la périphérie interne de la cuve de manière beaucoup plus régulière et étendue et par suite efficace.
On notera que les tores de section triangulaire 151 servent à séparer les conduits de guidage pour donner aux ondes émises des orientations inclinées bien définies par rapport à la paroi 127 qu'elles vont heurter, ainsi qu'à réfléchir à nouveau par leur côté extérieur sensiblement parallèle à la paroi 127 les ondes réfléchies par celle-ci, afin de participer à la dispersion des ondes dans le mélange traité mentionné ci-dessus.
On notera également que tous les éléments destinés à réfléchir les micro-ondes, en particulier les guides 150, les entretoises 152 et la paroi interne 127 de la cuve, seront constitués d'un matériau réfléchissant les micro-ondes, tel par exemple que l'acier inoxydable.
Dans l'exemple représenté, les générateurs de micro-ondes ou magnétrons 113, 114 sont fixés dans un tube en verre 156 logé à l'intérieur de l'arbre creux 112. Ils pourraient également être montés rotatifs, leur alimentation s'effectuant alors par un ensemble à contacts tournants (non représenté).
Afin que les ondes émises par les générateurs de micro-ondes ne soient pas inutilement dispersées à l'extérieur, des grilles 157 sont prévues pour bloquer lesdites ondes à l'intérieur de l'appareil. Elles
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La figure 4 illustre une possibilité d'insertion de l'appareil de dessiccation de l'invention dans une installation de concentration et de séchage de boues, mélanges liquides, etc. Les produits bruts sont amenés par un conduit 202 dans une cuve de stockage ou tampon 203, d'où ils sont évacués par le fond, vers une unité de séparation épaississage à action combinée d'une centrifugation et d'ultrasons 205, par l'intermédiaire d'une pompe 204. Les eaux de constitution séparées dans cette unité sont évacuées par un conduit 207, pour être éventuellement recyclées. La sortie de produits épais de l'unité 205 alimente, via une pompe 206, une unité de dessiccation 208 selon la présente invention. Les produits séchés sortent par le conduit incliné 209 qui débouche sur un convoyeur à bande 210. Les vapeurs sont évacuées par un autre conduit 211. On notera que le convoyeur à
bande 210 pourra être remplacé par un convoyeur à vis d'Archimède, selon l'état des produits séchés.
L'appareil qui vient d'être décrit peut être utilisé avantageusement dans de nombreuses applications. Dans l'industrie alimentaire, 5 en premier lieu, il peut servir dans les abattoirs pour la récupération du sang, en vue de l'élaboration d'une poudre constituant une matière première particulièrement riche en protéines. Le même appareil peut être utilisé dans les laiteries, pour le traitement du sérum de laiterie (plus connu sous le nom de «petit lait»). Dans les stations 10 d'épuration, le traitement des boues par l'appareil fournira une matière première pour la production d'engrais biologiques et/ou de biogaz. Le séchage et la réduction des déchets provenant du traitement industriel des betteraves peuvent être envisagés avec un appareil de ce type. Enfin, un appareil selon l'invention, de plus faible ca-15 pacité, répondra à un grand nombre de besoins dans l'industrie pharmaceutique et les laboratoires.
R
3 feuilles dessins
Claims (17)
1. Procédé de dessiccation d'un mélange liquide ou pâteux, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre simultanément ledit mélange à l'action de micro-ondes et à l'action d'une centrifugation.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à fragmenter et à répartir le mélange tout autour des moyens d'émission de micro-ondes.
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REVENDICATIONS
3. Appareil pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve (11) montée tournante autour d'un axe de symétrie (12) et recevant ledit mélange, des moyens de mise en rotation (32, 33, 23) de cette cuve et au moins un générateur de micro-ondes (13, 14, 15) plongé dans la cuve.
4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cuve (11) est montée tournante autour d'un arbre creux (12) renfermant le générateur de micro-ondes (13, 14,15).
5. Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'entraînement formant vis d'Archimède (28) agencé le long d'une paroi interne (27) de la cuve et monté tournant autour du même axe de symétrie, avec une vitesse de rotation différente, et un moyen d'évacuation de produit à sécher (38, 39) dont un réceptacle (38) communique avec une sortie (40) ménagée à la partie supérieure de ladite cuve.
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement a la forme d'une cage munie d'ailettes (36) faisant saillie dans la direction de la paroi interne (27) et formant un chemin en hélice.
7. Appareil selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement (28) est solidaire d'un manchon (29) monté en rotation autour dudit arbre (12), en ce que ce manchon fait saillie à l'extérieur de la cuve (11) et qu'une poulie (30) est solidaire du manchon.
8. Appareil selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'arbre creux comporte une partie inférieure (42) renfermant le générateur de micro-ondes et une partie supérieure (43) se prolongeant à l'extérieur de la cuve et comportant des ouvertures latérales (45) débouchant à l'intérieur de celle-ci, pour former un moyen d'évacuation des gaz et/ou de la vapeur produits au cours du traitement du mélange.
9. Appareil selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que des ouvertures (49) sont pratiquées latéralement dans l'arbre creux (12) en regard du ou de chaque générateur (13, 14, 15) et sont prolongées radialement par des guides creux respectifs (50) ouverts en regard de la paroi interne (27).
10. Appareil selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la cuve comporte deux portions coniques (17,18) assemblées par leurs plus grandes bases respectives, le moyen d'entraînement étant agencé en regard de la paroi interne de la portion conique supérieure, tandis que la portion conique inférieure constitue un réceptacle pour le mélange.
11. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les guides creux respectifs (150) pour le guidage des ondes engendrées par les générateurs de micro-ondes présentent une pluralité de conduits de guidage (150a, 150b, 150c) d'inclinaisons différentes séparés par des tores (151) de section triangulaire.
12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre entre deux guides d'ondes (150) axialement adjacents des entretoises (152) périphériques à l'arbre (112) formant avec les parois adjacentes des guides et la paroi interne (127) de l'enveloppe extérieure de la cuve (111) une caisse de résonance (155) pour les micro-ondes.
13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que les entretoises (152), les guides (150) et la paroi interne (127) formant la caisse de résonance (155) sont constitués d'un matériau réfléchissant les micro-ondes.
14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le matériau réfléchissant les micro-ondes est de l'acier inoxydable.
15. Appareil selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que les générateurs de micro-ondes (113,114) sont fixés dans un tube de verre (156) introduit à l'intérieur de l'arbre creux (112).
16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'une grille de blocage des ondes (157) est disposée à l'intérieur du tube de verre (156), transversalement à celui-ci, une grille identique étant disposée à la partie opposée (143) de l'arbre creux (112).
17. Appareil selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des pales de dispersion (153, 154) disposées axialement adjacentes aux guides (150).
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