EP0287462A2 - Method and apparatus for the centrifugal separation of a mixture of several phases - Google Patents

Method and apparatus for the centrifugal separation of a mixture of several phases Download PDF

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EP0287462A2
EP0287462A2 EP88400890A EP88400890A EP0287462A2 EP 0287462 A2 EP0287462 A2 EP 0287462A2 EP 88400890 A EP88400890 A EP 88400890A EP 88400890 A EP88400890 A EP 88400890A EP 0287462 A2 EP0287462 A2 EP 0287462A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
mixture
disc
upstream
downstream
Prior art date
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Ceased
Application number
EP88400890A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0287462A3 (en
Inventor
Pierre Saget
Guy Ranger
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP0287462A2 publication Critical patent/EP0287462A2/en
Publication of EP0287462A3 publication Critical patent/EP0287462A3/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B1/00Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B5/00Other centrifuges
    • B04B5/12Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B5/00Other centrifuges
    • B04B5/12Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
    • B04B2005/125Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers the rotors comprising separating walls

Definitions

  • Centrifugal separation methods and devices are known at the present time in which the mixture to be treated is rotated through a rotor in order to create an intense centrifugal field inside the mixture.
  • This, bearing the general reference 10 first comprises a substantially cylindrical enclosure 12 and arranged vertically, the mixture to be treated arriving at the lower part of this enclosure via a pipe 14.
  • the centrifuge device proper, bearing the reference 16 is located above the enclosure 12. It is rotated by a motor assembly 18 connected to the device 16 by a bearing system 20.
  • a pipe 22 makes it possible to create a pressure drop through the device 16 thanks to a fan (not shown) and to extract the mixture which has passed through the centrifuge device 16.
  • part of the mixture extracted by the pipe 22 can be recycled by means of a pipe 24 opening into the pipe 14.
  • the heavy dust or phases which have been separated by the device 16 fall into a space 26 at least partially surrounding the enclosure 12 and, from there, fall into a cyclone or other equivalent device 26 by the i ntermediate of a pipe 28.
  • a pipe 30 to the part bottom of cyclone 26 allows dust or heavy phases to be removed, while part of the gas passing through cyclone 26 can be returned to line 14 (in the example illustrated here, the latter is arranged so as to connect the upper part of cyclone 26 to the lower part of enclosure 12). It can also be seen in FIG.
  • a filter 34 can be provided immediately below the device 16, that is to say upstream thereof if we consider the direction of flow of the mixture at through this device.
  • This may include, as described for example in document FR-A-2 468 410, a stack of discs 17 arranged so that a pressure drop between the upstream and downstream of the stack causes the passage of the mixture through this stack following helical veins.
  • a rotary inlet distributor 19 can be provided upstream of the stack of discs 17 and a rectifier 21 immediately downstream of this stack.
  • Figure 2 is a developed section of the stack of discs and Figure 3 a section along line III-III of Figure 2.
  • the stack consists of a series of discs 36 each consisting of a thin plate located a certain distance from the adjacent upstream and downstream discs.
  • Each disc 36 has a number of openings 38 angularly offset from each other and arranged in staggered rows from one disc to the next.
  • a solid part 40a of the disc 36a ( Figure 2) is located immediately below an opening 38b of the disc 36b.
  • the slope of the veins relative to the discs is equal to 1/3.
  • the mixture is divided into a number of live veins 42 passing through the openings 38 of the discs 36. Between the live veins 42 are dead veins 44 in which the gas does not flow continuously, but where the presence of vortices 46 is noted.
  • the orientation of the veins is disturbed and they mix.
  • the heavy phases present in the vortex veins are ejected more efficiently than in the case of Figure 3 and quickly meet a solid surface on which they agglomerate and are guided gradually to the periphery.
  • the present invention aims to further improve the separation by providing a method and a device for centrifugal separation of a mixture of several phases leading to a more efficient and more selective separation.
  • Another object of the invention is to improve the efficiency of separation of phases having very similar specific masses, as well as the evacuation of the separated product out of the treatment zone without risk of remixing.
  • the subject of the invention is a process for centrifugal separation of a mixture of several phases comprising at least one heavy phase in which the mixture is passed through a rotor rotating at a given speed, the mixture being divided into a plurality of parallel veins flowing through the rotor along helical paths and being driven to an angular speed higher than that of the rotor.
  • This has the effect of creating a centrifugal field inside the veins, which allows the ejection of the heavy phase.
  • the veins are limited by solid walls linked to the rotor, a centrifugal field being thus created on the surface of these solid walls, and the heavy phase ejected under the action of the centrifugal field prevailing in the veins is collected on trap elements associated with the solid walls; in addition, it is guided towards the periphery of the rotor by guiding devices associated with these walls, the heavy phase moving towards the periphery of the rotor under the effect of the centrifugal field created on the surface of these walls.
  • the helical flow of the mixture is transformed into axial flow downstream of the rotor.
  • the kinetic energy of rotation of the mixture is recovered at the outlet of the rotor to drive the latter in rotation.
  • the invention also relates to a device for implementing this method.
  • This device comprises, in a known manner: - a rotor through which the mixture to be treated can pass, means for creating a pressure drop through this rotor, the latter being arranged so that the mixture passes through it by following helical veins under the effect of this pressure drop, and means for driving the rotor in rotation about an axis.
  • the rotor comprises: - solid walls limiting said helical veins, - trap elements, associated with these walls, for collecting said heavy phase, and - guide elements associated with these walls, to guide said heavy phase towards the periphery of the rotor.
  • the rotor comprises a set of contiguous discs whose axis coincides with the axis of rotation of the rotor, each disc having an upstream face and a downstream face and comprising at least one channel for circulation of the mixture. disposed along a portion of a propeller and limited by solid walls, this channel opening onto the upstream face by an inlet openwork and on the downstream face by an outlet openwork.
  • the outlet opening of a channel formed in a given disc is immediately opposite the entry opening of a channel formed in the next disc, said openings having the same shape.
  • the expression “contiguous disks” it means that two consecutive disks of the stack are in contact with one another on at least part of their surface.
  • the discs are in peripheral contact thanks to studs formed on the upstream face of one and which rest on the downstream face of the other, these studs being separated by slots allowing the extraction of certain particles.
  • each disc can be flat and perpendicular to the axis of the rotor.
  • the upstream and downstream faces of each disc can be designed so as to present a part in the form of a truncated cone of the same angle at the top and diverging upstream relative to the direction of flow of the mixture. through the rotor.
  • each disc has the form of a hollow circular case comprising: - an entry openwork on its upstream face, - an outlet opening on its downstream face, guiding means forcing the mixture to perform at least one complete revolution inside the disc between these two openings, - a set of elements in the form of truncated cones, located inside the housing and diverging upstream, and - a peripheral slot for the ejection of the heavy phase.
  • This device can also comprise, upstream of the rotor, a rotary distributor comprising a set of blades oriented from the center towards the periphery and whose concavity opens downstream, each blade having a trailing edge whose inclination corresponds to the slope of said helical veins relative to the rotor.
  • the trailing edges of the blades are integral with the first upstream disc of the rotor and coincide with the rear edges of the openings provided on the upstream face of this disc.
  • the rotor is placed inside an enclosure having an internal surface which diverges upstream.
  • the internal surface of the enclosure is smooth and of generally conical shape diverging upstream.
  • the internal surface of the enclosure has a set of circular parts, each of which faces the lateral edge of a disc of the rotor, the diameter said circular parts increasing from downstream to upstream.
  • the distance between the edge of a disc and the internal face of the enclosure can be constant or increase regularly from downstream to upstream.
  • the enclosure 12 inside which circulates the mixture to be treated before arriving at the rotor; the space 26 between the enclosure 12 and the enclosure 50 is used for the evacuation of the heavy phases ejected under the effect of the centrifugal fields created inside the mixture and falling by gravity.
  • this trailing edge coincides with the front edge of an inlet opening of the first upstream disc at the lower part of the stack 17: thus, the space between two successive vanes of the distributor 19 constitutes a continuous path with the helical channel, the inlet opening of which is located at this point on the disc.
  • the distributor 19 transforms the axial speed of the mixing upstream of the rotor at helical speed through the rotor, reducing turbulence and corresponding energy losses.
  • the distributor 19 also has a primary heavy phase separation function which it channels towards the periphery. The curvature of the concavity of the vanes 23 and the conformation of their leading edge are established as a function of the aero or hydrodynamic characteristics of the mixture and of the operating regime.
  • a rectifier 21 constituted by a turbine with a given action or degree of reaction can be provided.
  • This rectifier consists of a set of blades 27 whose concavity is turned upstream, if one considers the direction of flow of the mixture through the rotor.
  • Each blade 27 has a leading edge which coincides with the front edge of an outlet perforation on the downstream face of the last disc of the stack 17 and the inclination of this leading edge is equal to the slope of the veins helical following which the mixture circulates inside the rotor. Since the mixture circulates along a helical trajectory, its speed has a tangential component and an axial component.
  • the design of the concavity of the blades 27 is designed so as to cancel the tangential component. There therefore remains only the axial component and the mixture leaves the rectifier 21 in a direction parallel to the axis 52.
  • the enclosure 50 has an internal surface 51 which diverges downwards, that is to say upstream by considering the direction of flow of the mixture through the rotor.
  • the surface 51 has a number of circular parts 53 whose height is equal to the thickness of each disc. There is thus a surface 53 facing the lateral edge of each disc.
  • the diameter of the discs is constant and that of the parts 53 increases from downstream to upstream, which means that the thickness of the space 26 also increases from downstream to upstream by considering the direction of flow of the mixture through the rotor.
  • discs of variable diameter so that the distance between the lateral edge of a disc and the parts 53 of the surface 51 is constant.
  • the openings 65 are distributed equianglely on a given disc and extend from the center to the periphery. They are separated by solid parts 67. If we consider the direction of rotation T of the discs, the outlet opening of a given channel is located downstream of the entry opening. In FIG. 6, the openings 65 are limited by radii of the disc 36 and therefore have a substantially trapezoidal shape, as do the parts 67.
  • Each channel 62 is thus limited by a lower wall 64, an upper wall 66 and two walls lateral 68 and 70.
  • the lower 64 and upper 66 faces are generally helical in shape with the same slope as that of the channels.
  • the first lateral face 68 limiting a channel 62 that is to say that which is closest to the axis of the rotor, is cylindrical and of axis coincident with that of the rotor.
  • the other lateral face 70 is located in the vicinity of the periphery of the disc and it is inclined relative to the axis of the rotor. In other words, it is in the form of a portion of truncated cone diverging upstream if we consider the direction of flow of the mixture through the rotor.
  • the mixture is thus separated into a plurality of helical veins. Since the mixture is subjected on the one hand to the pressure drop through the rotor and, on the other hand, to the effect of driving the latter in rotation, it flows at through the discs with a tangential speed greater than that of the rotor.
  • the absolute tangential speed of a particle located at a radial distance R is: - ⁇ * R if this particle is in a sequestration zone of the mixture, - ⁇ * R + V t if this particle is in the circulating part of the vein, at the tangential speed V t .
  • the choice of these parameters allows, in relation to the regime of the apparatus and the composition of the mixture, to define the preferred helical path of the mixing veins through the openings of a disc.
  • the mixture can continue its journey by crossing the homologous perforation of the next disc, that is to say the one which is offset downstream of the angle of offset of the discs. This offset angle is such that the outlet opening of the first disc is opposite the inlet opening of the second disc.
  • the latter may include curved generators and, if they are straight or curved, concurrent with or left with respect to the axis of rotation with any angle of index.
  • the discs can be delimited by regulated surfaces, such as conics or any balanced surfaces of revolution, which does not can constitute a major difficulty of execution since the discs can be, because of the reduced stresses which they undergo, manufactured by molding and even out of plastic.
  • FIG. 8 shows how steps, projections or other prominent elements can be provided on the lower and / or upper faces of the channels 62.
  • steps 72 on the lower face of the channels 62, but there are identical steps on the upper face, the latter being invisible in FIG. 8.
  • FIGS. 9a to 9d show other possible shapes for these prominent elements.
  • the upper and lower surfaces of the channel 62 have steps whose edges constitute radial edges, that is to say that these edges are perpendicular to the axis of rotation of the rotor.
  • the steps 72 appear as the steps of a spiral staircase whose axis would be that of the rotor. The internal angles of the steps are therefore right angles.
  • steps 72a and 72b on the upper wall of the channel 62
  • the radial vertical surfaces of the bleachers create low-pressure areas which tend to trap impurities in the attached vortex they create.
  • steps 72b on the bottom wall of the channel 62
  • the radial vertical surfaces function as multiple impact separators. They temporarily stop heavy particles or droplets. The agglomeration effect which they bring accelerates the routing towards the periphery of the heavy phases and correlatively improves the overall efficiency of the device.
  • steps 72b of the lower wall are identical to those of FIG. 9a.
  • steps of the upper wall of the channel 62 they have inclined parts 74 whose slope is slightly greater than the slope chosen for the helical veins of the mixture, the parts 74 being connected by parts 76 whose height is less than the width of the parts 74.
  • a chamfer 75 is provided at the lower part of the lower face 64, but this is not compulsory. This arrangement causes alternating diverging and converging oblique zones, which creates a more pronounced undulation of the mixing vein and a higher probability of lateral exit of the heavy fractions which are then collected in the steps.
  • the steps 72 are replaced by grooves 78 of semi-circular section and arranged radially, that is to say that their axis is perpendicular to the axis of rotation of the rotor.
  • the semi-circular radial channels thus created are at the origin of vortex zones which slow down and collect the heavy phases.
  • FIGS 11 and 12 illustrate another embodiment in which each disc 36 is in the form of a hollow circular housing.
  • the disc 36 consists of a lower wall 82 having the shape of a flat disc, connected to an upper wall 84 by a ferrule 86.
  • the upper wall 84 has a central part 87 having the shape of a flat disc of the same axis than the wall 82, but of smaller diameter.
  • the part 87 is connected to a peripheral edge 88 by a part in the form of a truncated cone 90.
  • the edge 88 is circular and of the same diameter as the bottom wall 82. It is separated from the latter by a peripheral slot 92, the width is less than the distance between the lower wall 82 and the central part 87 of the upper wall.
  • a set of elements in the form of a frustoconical cone or frustoconical ferrules 94 is provided inside the housing thus defined.
  • the frustoconical ferrules 94 have an upper edge which is welded to the central part 87 of the upper wall 84 while their lower edge is located at a certain distance from the lower wall 82.
  • FIGS. 11 and 12 also show an inlet opening 63 formed in the bottom wall 82 and an outlet opening 65 formed in the central part 87 of the upper part 84.
  • the angular position of the openings 63 and 65 relative to the disc 36 is exactly the same.
  • a deflector 96 has a lower edge welded to the lower wall 82 behind the perforation 63 and an upper edge welded to the upper wall 84 in front of the perforation 65. Thanks to this arrangement, the mixture which enters the disc by the openwork 63 is forced to do one complete turn, walking in the spaces between the frustoconical ferrules 94 before exiting through the outlet perforation 65.
  • the deflector 96 must ensure a good seal to prevent direct leakage of the mixture from the inlet perforation to the perforation Release. Thanks to this arrangement, the radial displacement of the heavy phases under the action of the centrifugal field brings them into contact with the surface of these ferrules. This contact creates a gathering effect of the heavy phases, which then slide on the surface and are resuspended, but after having been more or less strongly agglomerated. The consequent increase in their particle size accelerates their radial movement towards the periphery of the rotor and correlatively increases the separation efficiency of the device.
  • the frustoconical ferrules 94 also play a role of guiding surface and limiting turbulence, their surface being parallel to the direction of flow of the mixture inside the disc.
  • the average slope per disc is then equal to: at radius R, p being the thickness of the disc.
  • the centrifugal field is also maximum for this configuration, since it is proportional to the square of the sum of the tangential drive speed and the tangential speed of the mixture relative to the rotor.
  • the method and apparatus which are the subject of the invention are usable for separation in a mixture of any state phases.

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Abstract

The mixture is driven through a rotor under the combined effect of a drop in pressure between the upstream side and downstream side of this rotor, and the rotation of the latter. According to the invention, the rotor consists of a stack of joined discs (36), each of which is pierced with a set of helical passages (62). Each of these passages (62) is limited by solid walls (64, 66, 68, 70) and opens out on the upstream face (37) and downstream face (39) of the disc (36) in inlet apertures (63) and outlet apertures (65) respectively. An outlet aperture (63) on a given disc is situated exactly opposite an inlet aperture (65) of the following disc. Application to the separation of the constituents of a mixture. <IMAGE>

Description

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de séparation utilisant la force centrifuge pour séparer les constituants non miscible d'un mélange de phases diverses, par exemple : gaz dans liquide, liquide dans gaz, liquide dans liquide, solide dispersé dans un gaz ou dans un liquide, ou tout autre combinaison de produits qui ne sont pas totalement miscibles les uns avec les autres.The present invention relates to a separation method and device using centrifugal force to separate the immiscible constituents of a mixture of various phases, for example: gas in liquid, liquid in gas, liquid in liquid, solid dispersed in a gas or liquid, or any other combination of products that are not fully miscible with each other.

On connaît à l'heure actuelle des procédés et des dispositifs de séparation centrifuge dans lesquels le mélange à traiter est entraîné en rotation à travers un rotor afin de créer un champ centrifuge intense à l'intérieur du mélange.Centrifugal separation methods and devices are known at the present time in which the mixture to be treated is rotated through a rotor in order to create an intense centrifugal field inside the mixture.

La vue en coupe de la figure 1 ci-jointe illustre un tel ensemble de séparation centrifuge.The sectional view of Figure 1 attached illustrates such a centrifugal separation assembly.

Celui-ci, portant la référence générale 10, comporte d'abord une enceinte 12 sensiblement cylindrique et disposée verticalement, le mélange à traiter arrivant à la partie inférieure de cette enceinte par une conduite 14. Le dispositif de centrifugation proprement dit, portant la référence 16, se trouve au-dessus de l'enceinte 12. Il est entraîné en rotation par un ensemble moteur 18 relié au dispositif 16 par un système de paliers 20. Un tuyau 22 permet de créer une chute de pression à travers le dispositif 16 grâce à un ventilateur (non représenté) et d'extraire le mélange qui est passé à travers le dispositif de centrifugation 16. Eventuellement, une partie du mélange extrait par le tuyau 22 peut être recyclée grâce à un tuyau 24 débouchant dans la conduite 14. Les poussières ou phases lourdes qui ont été séparées par le dispositif 16 retombent dans un espace 26 entourant au moins partiellement l'enceinte 12 et, de-là, tombent dans un cyclone ou autre dispositif équivalent 26 par l'intermédiaire d'une conduite 28. Un tuyau 30 à la partie inférieure du cyclone 26 permet d'évacuer les poussières ou phases lourdes, tandis qu'une partie du gaz passant dans le cyclone 26 peut être renvoyée dans la conduite 14 (dans l'exemple illustré ici, cette dernière est disposée de manière à relier la partie supérieure du cyclone 26 à la partie inférieure de l'enceine 12). On voit encore sur la figure 1 que la conduite 14 débouche tangentiellement à la base de l'enceinte 12, ce qui imprime déjà au mélange un mouvement hélicoïdal qui permet une première séparation de certains constituants, ceux-ci étant évacués par une conduite 32 prévue à la partie inférieure de l'enceinte 12. Eventuellement, un filtre 34 peut être prévu immédiatement au­dessous du dispositif 16, c'est-à-dire en amont de celui-ci si l'on considère le sens d'écoulement du mélange à travers ce dispositif.This, bearing the general reference 10, first comprises a substantially cylindrical enclosure 12 and arranged vertically, the mixture to be treated arriving at the lower part of this enclosure via a pipe 14. The centrifuge device proper, bearing the reference 16, is located above the enclosure 12. It is rotated by a motor assembly 18 connected to the device 16 by a bearing system 20. A pipe 22 makes it possible to create a pressure drop through the device 16 thanks to a fan (not shown) and to extract the mixture which has passed through the centrifuge device 16. Optionally, part of the mixture extracted by the pipe 22 can be recycled by means of a pipe 24 opening into the pipe 14. The heavy dust or phases which have been separated by the device 16 fall into a space 26 at least partially surrounding the enclosure 12 and, from there, fall into a cyclone or other equivalent device 26 by the i ntermediate of a pipe 28. A pipe 30 to the part bottom of cyclone 26 allows dust or heavy phases to be removed, while part of the gas passing through cyclone 26 can be returned to line 14 (in the example illustrated here, the latter is arranged so as to connect the upper part of cyclone 26 to the lower part of enclosure 12). It can also be seen in FIG. 1 that the pipe 14 opens tangentially to the base of the enclosure 12, which already gives the mixture a helical movement which allows a first separation of certain constituents, these being evacuated by a pipe 32 provided at the lower part of the enclosure 12. Optionally, a filter 34 can be provided immediately below the device 16, that is to say upstream thereof if we consider the direction of flow of the mixture at through this device.

Celui-ci peut comporter, comme décrit par exemple dans le document FR-A-2 468 410, un empilement de disques 17 agencés de sorte qu'une chute de pression entre l'amont et l'aval de l'empilement entraîne le passage du mélange à travers cet empilement suivant des veines hélicoïdales. Eventuellement,on peut prévoir un distributeur rotatif d'entrée 19 en amont de l'empilement de disques 17 et un redresseur 21 immédiatement en aval de cet empilement.This may include, as described for example in document FR-A-2 468 410, a stack of discs 17 arranged so that a pressure drop between the upstream and downstream of the stack causes the passage of the mixture through this stack following helical veins. Optionally, a rotary inlet distributor 19 can be provided upstream of the stack of discs 17 and a rectifier 21 immediately downstream of this stack.

L'empilement décrit dans le document FR-A-2 468 410 est illustré aux figures 2 et 3 ci-jointes. La figure 2 est une coupe développée de l'empilement de disques et la figure 3 une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. L'empilement se compose d'une série de disques 36 constitués chacun par une plaque mince située à une certaine distance des disques adjacents amont et aval. Chaque disque 36 comporte un certain nombre d'ajourages 38 décalés angulairement les uns des autres et disposés en quinconce d'un disque au suivant. C'est ainsi qu'une partie pleine 40a du disque 36a (figure 2) se trouve immédiatement au-dessous d'un ajourage 38b du disque 36b. On constate que, même si cet empilement ne tourne pas, l'existence d'une chute de pression entre l'amont et l'aval de cet empilement de disques entraîne le passage du mélange suivant des veines hélicoïdales. Cette chute de pression peut être obtenue par tout moyen connu, par exemple un ventilateur placé à la sortie du rotor de manière à créer une dépression en aval de celui-ci ou par un ventilateur placé en amont de manière à créer une surpression en amont. Dans la présente description, les expressions "amont" et "aval" doivent être entendues par rapport au sens d'écoulement du mélange à traiter à travers le rotor.The stack described in document FR-A-2 468 410 is illustrated in Figures 2 and 3 attached. Figure 2 is a developed section of the stack of discs and Figure 3 a section along line III-III of Figure 2. The stack consists of a series of discs 36 each consisting of a thin plate located a certain distance from the adjacent upstream and downstream discs. Each disc 36 has a number of openings 38 angularly offset from each other and arranged in staggered rows from one disc to the next. Thus a solid part 40a of the disc 36a (Figure 2) is located immediately below an opening 38b of the disc 36b. It can be seen that, even if this stack does not rotate, the existence of a pressure drop between the upstream and downstream of this stack of discs causes the passage of the mixture following helical veins. This pressure drop can be obtained by any known means, for example a fan placed at the outlet of the rotor so as to create a vacuum downstream thereof or by a fan placed upstream so as to create an overpressure upstream. In the present description, the expressions "upstream" and "downstream" should be understood with respect to the direction of flow of the mixture to be treated through the rotor.

Dans le cas particulier de la figure 2, on constate expérimentalement que les veines gazeuses s'écoulent suivant des trajectoires hélicoïdales. Cependant, une veine de mélange sortant d'un ajourage d'un disque de rang n ne traverse pas l'ajourage placé immédiatement en avant du disque n+1, mais l'ajourage suivant.In the particular case of FIG. 2, it can be seen experimentally that the gaseous veins flow along helical trajectories. However, a mixing stream leaving an openwork of a row n disc does not cross the openwork placed immediately in front of the disc n + 1, but the next openwork.

Si la distance entre deux disques consécutifs est égale à la largeur des ajourages, la pente des veines par rapport aux disques est égale à 1/3.If the distance between two consecutive discs is equal to the width of the openings, the slope of the veins relative to the discs is equal to 1/3.

Le mélange est divisé en un certain nombre de veines vives 42 passant à travers les ajourages 38 des disques 36. Entre les veines vives 42 se trouvent des veines mortes 44 dans lesquelles le gaz ne s'écoule pas de manière continue, mais où l'on note la présence de tourbillons 46.The mixture is divided into a number of live veins 42 passing through the openings 38 of the discs 36. Between the live veins 42 are dead veins 44 in which the gas does not flow continuously, but where the the presence of vortices 46 is noted.

On voit encore sur la figure 2 qu'on a prévu des rebords 48 perpendiculaires au plan des disques le long du bord avant de chaque ajourage 38. Les mots "avant" et "arrière" doivent être entendus par rapport au sens d'écoulement du mélange à travers les disques. Ces rebords jouent le rôle de pales qui accélèrent l'entraînement du mélange lorsque le rotor est mis en rotation. La hauteur des rebords 48 est égale au tiers de la distance entre deux disques consécutifs. Cette condition est nécessaire pour que les veines vives 42 puissent s'écouler normalement à travers le rotor. En effet, si la hauteur du rebord était plus grande, il pénètrerait dans la zone de circulation, c'est-à-dire dans une veine 42 et perturberait fortement celle-ci, réduisant le débit et altérant fortement les caractéristiques d'épuration. Pour que celle-ci reste bonne, les écoulements à travers le rotor doivent être sensiblement laminaires. Si au contraire le rebord était trop court, la rotation du rotor au fluide serait mal transmise et celui-ci glisserait alors vers l'arrière par rapport au rotor. On aurait également une perturbation très importante de la qualité d'épuration, les veines circulantes étant mal définies et largement turbulentes.It can also be seen in FIG. 2 that flanges 48 have been provided perpendicular to the plane of the discs along the front edge of each perforation 38. The words "front" and "rear" must be understood with respect to the direction of flow mixing through the discs. These flanges act as blades which accelerate the entrainment of the mixture when the rotor is rotated. The height of the flanges 48 is equal to one third of the distance between two consecutive discs. This condition is necessary so that the live streams 42 can flow normally through the rotor. In fact, if the height of the rim were greater, it would enter the circulation zone, that is to say into a vein 42 and strongly disturb it, reducing the flow rate and greatly altering the purification characteristics. So that it remains good, the flows through the rotor must be substantially laminar. If, on the contrary, the flange was too short, the rotation of the rotor to the fluid would be poorly transmitted and the latter would then slide backwards relative to the rotor. There would also be a very significant disturbance in the quality of purification, the circulating veins being ill-defined and largely turbulent.

On constate que, lorsqu'on crée une chute de pression entre l'amont et l'aval du rotor et qu'en plus on entraîne celui-­ci en rotation, le mélange traverse le rotor avec une vitesse angulaire supérieure à celle de ce dernier. On constate également qu'un champ centrifuge intense est créé à l'intérieur des veines vives 42, entraînant l'évacuation de la ou des phases lourdes vers la périphérie du rotor. Un champ centrifuge est également créé à l'intérieur des veines tourbillonnaires 44, mais il est moins intense. Comme ces veines sont en outre le siège de nombreux tourbillons, l'évacuation et la séparation sont moins bonnes que dans les veines vives 42. De plus, on constate des dépôts transitoires sur les disques, sur les faces amont et aval des parties pleines 40 séparant les ajourages 38, au voisinage du rebord 48 et sur la face arrière de celui-ci.It can be seen that, when a pressure drop is created between the upstream and downstream of the rotor and, in addition, the latter is rotated, the mixture passes through the rotor with an angular speed greater than that of the latter. . It can also be seen that an intense centrifugal field is created inside the live streams 42, causing the evacuation of the heavy phase or phases towards the periphery of the rotor. A centrifugal field is also created inside the vortex veins 44, but it is less intense. As these veins are also the seat of many vortices, the evacuation and separation are not as good as in the live veins 42. In addition, transient deposits are observed on the discs, on the upstream and downstream faces of the solid parts 40 separating the openings 38, in the vicinity of the rim 48 and on the rear face of the latter.

Cependant, ces dépôts sont provisoires et finissent par être évacués sous l'effet de la force centrifuge. Mais ils peuvent être plus ou moins importants et nécessiter l'arrêt de l'appareil pour le démontage du rotor en vue du nettoyage des disques.However, these deposits are temporary and end up being evacuated under the effect of centrifugal force. But they can be more or less important and require stopping the device for dismantling the rotor for cleaning the discs.

Pour améliorer l'efficacité de séparation, on a proposé une solution illustrée sur la vue en section de la figure 4. Cette solution consiste à utiliser des disques qui ne sont plus perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor, mais de forme conique divergeant vers l'amont : autrement dit, chaque disque fait un angle α avec un plan perpendiculaie à l'axe de rotation du rotor.To improve the separation efficiency, a solution has been proposed, illustrated in the section view of FIG. 4. This solution consists in using discs which are no longer perpendicular to the axis of rotation of the rotor, but of diverging conical shape. upstream: in other words, each disc makes an angle α with a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor.

L'orientation des veines est perturbée et celles-ci se mélangent. Les phases lourdes présentes dans les veines tourbillonnaires sont éjectées plus efficacement que dans le cas de la figure 3 et rencontrent rapidement une surface solide sur laquelle elles s'agglomèrent et sont guidées progressivement vers la périphérie.The orientation of the veins is disturbed and they mix. The heavy phases present in the vortex veins are ejected more efficiently than in the case of Figure 3 and quickly meet a solid surface on which they agglomerate and are guided gradually to the periphery.

La présente invention a pour but d'améliorer encore la séparation en proposant un procédé et un dispositif de séparation centrifuge d'un mélange de plusieurs phases conduisant à une séparation plus efficace et plus sélective.The present invention aims to further improve the separation by providing a method and a device for centrifugal separation of a mixture of several phases leading to a more efficient and more selective separation.

Elle a pour but d'engendrer dans le mélange un champ centrifuge très intense et beaucoup plus élevé que celui auquel est soumis le rotor qui est à l'origine du traitement. Grâce à cette caractéristique, la conception et la fabrication du rotor sont simplifiées et moins coûteuses que pour un dispositif de l'art antérieur conduisant à un champ centrifuge de même intensité. Des techniques de production de série, comme la fonderie ou l'emploi de matières plastiques, deviennent alors envisageables.Its purpose is to generate in the mixture a very intense centrifugal field and much higher than that to which the rotor which is at the origin of the treatment is subjected. Thanks to this characteristic, the design and manufacture of the rotor are simplified and less costly than for a device of the prior art leading to a centrifugal field of the same intensity. Mass production techniques, such as foundry or the use of plastics, then become possible.

Un autre objet de l'invention est d'améliorer l'efficacité de séparation de phases ayant des masses spécifiques très voisines, ainsi que l'évacuation des produit séparés hors de la zone de traitement sans risque de remélange.Another object of the invention is to improve the efficiency of separation of phases having very similar specific masses, as well as the evacuation of the separated product out of the treatment zone without risk of remixing.

Elle a également pour but de réduire à une valeur minimale l'énergie nécessaire pour l'accélération des mélanges à traiter grâce à un dispositif efficace de récupération d'énergie cinétique à la sortie du rotor.It also aims to reduce to a minimum value the energy necessary for the acceleration of the mixtures to be treated thanks to an efficient device for recovering kinetic energy at the outlet of the rotor.

Elle permet éventuellement, lorsque le fluide porteur est gazeux, d'abaisser sa température par détente à l'entrée du rotor, ce qui peut être utilisé pour conduire à la condensation et à l'évacuation sous forme liquide d'une phase initialement gazeuse.It optionally allows, when the carrier fluid is gaseous, to lower its temperature by expansion at the inlet of the rotor, which can be used to lead to condensation and the evacuation in liquid form of an initially gaseous phase.

Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de séparation centrifuge d'un mélange de plusieurs phases comprenant au moins une phase lourde dans lequel on fait passer le mélange à travers un rotor tournant à une vitesse donnée, le mélange étant divisé en une pluralité de veines parallèles s'écoulant à travers le rotor suivant des trajectoires hélicoïdales et étant entraîné à une vitesse angulaire supérieure à celle du rotor. Ceci a pour effet de créer un champ centrifuge à l'intérieur des veines, ce qui permet l'éjection de la phase lourde.More specifically, the subject of the invention is a process for centrifugal separation of a mixture of several phases comprising at least one heavy phase in which the mixture is passed through a rotor rotating at a given speed, the mixture being divided into a plurality of parallel veins flowing through the rotor along helical paths and being driven to an angular speed higher than that of the rotor. This has the effect of creating a centrifugal field inside the veins, which allows the ejection of the heavy phase.

Selon l'invention, les veines sont limitées par des parois solides liées au rotor, un champ centrifuge étant ainsi créé à la surface de ces parois solides, et la phase lourde éjectée sous l'action du champ centrifuge régnant dans les veines est collectée sur des éléments piège associés aux parois solides ; de plus, elle est guidée vers la périphérie du rotor par des dispositifs de guidage associés à ces parois, la phase lourde s'acheminant vers la périphérie du rotor sous l'effet du champ centrifuge créé à la surface de ces paroi.According to the invention, the veins are limited by solid walls linked to the rotor, a centrifugal field being thus created on the surface of these solid walls, and the heavy phase ejected under the action of the centrifugal field prevailing in the veins is collected on trap elements associated with the solid walls; in addition, it is guided towards the periphery of the rotor by guiding devices associated with these walls, the heavy phase moving towards the periphery of the rotor under the effect of the centrifugal field created on the surface of these walls.

Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, pour entraîner le mélange en rotation, on le soumet d'une part à l'action d'entraînement en rotation du rotor et, d'autre part, à une chute de pression entre l'amont et l'aval du rotor, celui-ci étant agencé de sorte que cette chute de pression entraîne le passage du mélange à travers le rotor suivant des trajectoires hélicoïdales.According to another characteristic of the process which is the subject of the invention, in order to drive the mixture in rotation, it is subjected on the one hand to the action of driving the rotor in rotation and, on the other hand, to a pressure drop between upstream and downstream of the rotor, the latter being arranged so that this pressure drop causes the mixture to pass through the rotor along helical paths.

Selon un autre aspect de l'invention, l'écoulement hélicoïdal du mélange est transformé en écoulement axial en aval du rotor.According to another aspect of the invention, the helical flow of the mixture is transformed into axial flow downstream of the rotor.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'énergie cinétique de rotation du mélange est récupérée à la sortie du rotor pour entraîner celui-ci en rotation.According to another advantageous aspect of the invention, the kinetic energy of rotation of the mixture is recovered at the outlet of the rotor to drive the latter in rotation.

L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce dispositif comporte, de manière connue :
- un rotor à travers lequel le mélange à traiter peut passer,
- des moyens pour créer une chute de pression à travers ce rotor, celui-ci étant agencé de sorte que le mélange le traverse en suivant des veines hélicoïdales sous l'effet de cette chute de pression, et
- des moyens d'entraînement du rotor en rotation autour d'un axe.
The invention also relates to a device for implementing this method. This device comprises, in a known manner:
- a rotor through which the mixture to be treated can pass,
means for creating a pressure drop through this rotor, the latter being arranged so that the mixture passes through it by following helical veins under the effect of this pressure drop, and
means for driving the rotor in rotation about an axis.

Selon l'invention, le rotor comporte :
- des parois solides limitant lesdites veines helicoïdales,
- des éléments pièges, associés à ces parois, pour collecter ladite phase lourde, et
- des éléments de guidage associés à ces parois, pour guider ladite phase lourde vers la périphérie du rotor.
According to the invention, the rotor comprises:
- solid walls limiting said helical veins,
- trap elements, associated with these walls, for collecting said heavy phase, and
- guide elements associated with these walls, to guide said heavy phase towards the periphery of the rotor.

Selon un mode de réalisation particulier, le rotor comporte un ensemble de disques jointifs dont l'axe est confondu avec l'axe de rotation du rotor, chaque disque présentant une face amont et une face aval et comportant au moins un canal de circulation du mélange disposé suivant une portion d'hélice et limité par des parois solides, ce canal débouchant sur la face amont par un ajourage d'entrée et sur la face aval par un ajourage de sortie. Dans ce cas, l'ajourage de sortie d'un canal ménagé dans un disque donné se trouve immédiatement en face de l'ajourage d'entrée d'un canal ménagé dans le disque suivant, lesdits ajourages ayant la même forme.According to a particular embodiment, the rotor comprises a set of contiguous discs whose axis coincides with the axis of rotation of the rotor, each disc having an upstream face and a downstream face and comprising at least one channel for circulation of the mixture. disposed along a portion of a propeller and limited by solid walls, this channel opening onto the upstream face by an inlet openwork and on the downstream face by an outlet openwork. In this case, the outlet opening of a channel formed in a given disc is immediately opposite the entry opening of a channel formed in the next disc, said openings having the same shape.

Ainsi, on crée à travers le rotor des canaux de circulation continus de forme hélicoïdale et limités par des parois solides.Thus, there are created through the rotor continuous circulation channels of helical shape and limited by solid walls.

Quant à l'expression "disques jointifs", elle signifie que deux disques consécutifs de l'empilement sont en contact l'un avec l'autre sur au moins une partie de leur surface. Comme on le verra plus loin, dans un mode de réalisation préféré, les disques sont en contact périphérique grâce à des plots ménagés sur la face amont de l'un et qui reposent sur la face aval de l'autre, ces plots étant séparés par des fentes permettant l'extraction de certaines particules.As for the expression "contiguous disks", it means that two consecutive disks of the stack are in contact with one another on at least part of their surface. As will be seen below, in a preferred embodiment, the discs are in peripheral contact thanks to studs formed on the upstream face of one and which rest on the downstream face of the other, these studs being separated by slots allowing the extraction of certain particles.

Selon un mode de réalisation, ledit canal étant de forme hélicoïdale par rapport à l'axe du rotor et étant limité par une paroi inférieure, une paroi supérieure et deux parois latérales, ces dernières étant concentriques à l'axe du rotor, la paroi inférieure et/ou la paroi supérieure comporte(nt) des rainurages dont les arêtes sont disposées radialement par rapport au disque.According to one embodiment, said channel being of helical shape with respect to the axis of the rotor and being limited by a lower wall, an upper wall and two side walls, the latter being concentric with the axis of the rotor, the lower wall and / or the upper wall includes (s) grooves, the edges of which are arranged radially relative to the disc.

Selon un autre mode de réalisation, toujours dans le cas où les canaux sont de forme hélioïdale et limités par une paroi inférieure, une paroi supérieure et deux parois latérales, ces dernières étant concentriques à l'axe du rotor, la paroi inférieure et/ou la paroi supérieure présente(nt) au moins un élément proéminent disposé suivant une portion d'hélice par rapport à l'axe du rotor.According to another embodiment, still in the case where the channels are helical in shape and bounded by a wall lower, an upper wall and two side walls, the latter being concentric with the axis of the rotor, the lower wall and / or the upper wall has (s) at least one protruding element arranged in a portion of a helix relative to the rotor axis.

Les faces amont et aval de chaque disque peuvent être planes et perpendiculaires à l'axe du rotor. Cependant, dans une autre réalisation, les faces amont et aval de chaque disque peuvent être conçues de manière à présenter une partie en forme de tronc de cône de même angle au sommet et divergeant vers l'amont par rapport au sens d'écoulement du mélange à travers le rotor.The upstream and downstream faces of each disc can be flat and perpendicular to the axis of the rotor. However, in another embodiment, the upstream and downstream faces of each disc can be designed so as to present a part in the form of a truncated cone of the same angle at the top and diverging upstream relative to the direction of flow of the mixture. through the rotor.

Dans un autre mode de réalisation, chaque disque a la forme d'un boîtier circulaire creux comportant :
- un ajourage d'entrée sur sa face amont,
- un ajourage de sortie sur sa face aval,
- des moyens de guidage contraignant le mélange à effectuer au moins un tour complet à l'intérieur du disque entre ces deux ajourages,
- un ensemble d'éléments en forme de troncs de cône, situés à l'intérieur du boîtier et divergeant vers l'amont, et
- une fente périphérique pour l'éjection de la phase lourde.
In another embodiment, each disc has the form of a hollow circular case comprising:
- an entry openwork on its upstream face,
- an outlet opening on its downstream face,
guiding means forcing the mixture to perform at least one complete revolution inside the disc between these two openings,
- a set of elements in the form of truncated cones, located inside the housing and diverging upstream, and
- a peripheral slot for the ejection of the heavy phase.

Ce dispositif peut comporter en outre, en amont du rotor, un distributeur rotatif comprenant un ensemble d'aubes orientées du centre vers la périphérie et dont la concavité s'ouvre vers l'aval, chaque aube ayant un bord de fuite dont l'inclinaison correspond à la pente desdites veines hélicoïdales par rapport au rotor. Selon un mode de réalisation préférentiel, les bords de fuite des aubes sont solidaires du premier disque amont du rotor et coïncident avec les bords arrière des ajourages prévus sur la face amont de ce disque.This device can also comprise, upstream of the rotor, a rotary distributor comprising a set of blades oriented from the center towards the periphery and whose concavity opens downstream, each blade having a trailing edge whose inclination corresponds to the slope of said helical veins relative to the rotor. According to a preferred embodiment, the trailing edges of the blades are integral with the first upstream disc of the rotor and coincide with the rear edges of the openings provided on the upstream face of this disc.

Le dispositif peut également comporter, en aval du rotor, un redresseur comprenant un ensemble d'aubes orientées du centre vers la périphérie et dont la concavité s'ouvre vers l'amont, chaque aube ayant un bord d'attaque dont l'inclinaison par rapport au rotor correspond à la pente desdites veines hélicoïdales. Avantageusement dans ce cas, les bords d'attaque des aubes coïncident avec les bords avant des ajourages de sortie du dernier disque aval du rotor.The device may also include, downstream of the rotor, a rectifier comprising a set of blades oriented from the center towards the periphery and whose concavity opens upstream, each blade having a leading edge whose inclination by ratio to the rotor corresponds to the slope of said veins helical. Advantageously in this case, the leading edges of the blades coincide with the front edges of the outlet openings of the last downstream disc of the rotor.

Selon un autre aspect de l'invention, le rotor est placé à l'intérieur d'une enceinte ayant une surface interne qui diverge vers l'amont.According to another aspect of the invention, the rotor is placed inside an enclosure having an internal surface which diverges upstream.

Dans un premier mode de réalisation, la surface interne de l'enceinte est lisse et de forme générale conique divergeant vers l'amont.In a first embodiment, the internal surface of the enclosure is smooth and of generally conical shape diverging upstream.

Selon un autre mode de réalisation, utilisable lorsque le rotor est constitué d'un empilement de disques, la surface interne de l'enceinte présente un ensemble de parties circulaires dont chacune est en regard du bord latéral d'un disque du rotor, le diamètre desdites parties circulaires allant croissant de l'aval vers l'amont. Dans ce cas, la distance entre le bord d'un disque et la face interne de l'enceinte peut être constante ou croître régulièrement de l'aval vers l'amont.According to another embodiment, usable when the rotor consists of a stack of discs, the internal surface of the enclosure has a set of circular parts, each of which faces the lateral edge of a disc of the rotor, the diameter said circular parts increasing from downstream to upstream. In this case, the distance between the edge of a disc and the internal face of the enclosure can be constant or increase regularly from downstream to upstream.

L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

  • - la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale de l'ensemble d'un système de séparation centrifuge dans lequel peut être utilisé le dispositif de l'invention,
  • - la figure 2 est une vue schématique en coupe développée du rotor décrit dans le document FR-A-2 468 410,
  • - la figure 3 est une section suivant la ligne III-III de la figure 2,
  • - la figure 4 est une vue semblable à la figure 3 dans le cas où les disques présentent une partie conique,
  • - la figure 5 est une vue schématique en coupe et en perspective d'un dispositif de séparation centrifuge conforme à l'invention,
  • - la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un empilement de disques utilisés dans le dispositif de l'invention, les faces amont et aval des disques étant perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor,
  • - la figure 7 est une vue semblable à la figure 6 dans le cas où les faces amont et aval des disques présentent une partie conique,
  • - la figure 8 est une vue schématique en perspective d'un disque tel que ceux illustrés à la figure 6 montrant comment on peut prévoir des rainurages sur les parois supérieures et inférieures des canaux hélicoïdaux ménagés dans les disques,
  • - les figures 9a à 9d sont des vues en coupe développée montrant diverses formes possibles pour ces rainurages,
  • - la figure 10 est une vue schématique en perspective semblable à la figure 8 montrant une autre forme possible pour les éléments proéminents prévus sur les parois supérieures et inférieures des canaux hélicoïdaux,
  • - la figure 11 est une vue schématique en coupe et en perspective montrant une autre forme de réalisation possible d'un disque utilisé dans le dispositif objet de l'invention, et
  • - la figure 12 est une vue schématique en coupe d'un empilement de disques semblables à celui qui est illustré à la figure 11, certains disques étant représentés coupés suivant un secteur seulement.
The invention will appear more clearly on reading the description which follows, given by way of purely illustrative and in no way limitative example, with reference to the appended drawings, in which:
  • FIG. 1 is a schematic view in vertical section of the assembly of a centrifugal separation system in which the device of the invention can be used,
  • FIG. 2 is a schematic view in developed section of the rotor described in document FR-A-2 468 410,
  • FIG. 3 is a section along line III-III of FIG. 2,
  • FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 in the case where the discs have a conical part,
  • FIG. 5 is a schematic sectional and perspective view of a centrifugal separation device according to the invention,
  • - Figure 6 is a schematic perspective view of a stack of discs used in the device the invention, the upstream and downstream faces of the discs being perpendicular to the axis of rotation of the rotor,
  • FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 in the case where the upstream and downstream faces of the discs have a conical part,
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of a disc such as those illustrated in FIG. 6 showing how grooves can be provided on the upper and lower walls of the helical channels formed in the discs,
  • FIGS. 9a to 9d are views in developed section showing various possible shapes for these grooves,
  • FIG. 10 is a schematic perspective view similar to FIG. 8 showing another possible shape for the prominent elements provided on the upper and lower walls of the helical channels,
  • FIG. 11 is a schematic sectional and perspective view showing another possible embodiment of a disc used in the device which is the subject of the invention, and
  • - Figure 12 is a schematic sectional view of a stack of discs similar to that illustrated in Figure 11, some discs being shown cut along a sector only.

Si l'on se reporte à la figure 5, on voit que le dispositif objet de l'invention se trouve à l'intérieur d'une enceinte 50. Le rotor se compose essentiellement d'un empilement 17 de disques 36 montés sur un axe 52. Celui-ci peut être mis en rotation par un moteur (non représenté sur la figure 5). Dans le cas particulier décrit ici, l'axe 52 est vertical, mais on ne sortirait pas du cadre de l'invention en disposant cet axe suivant une autre direction, horizontale ou oblique. Un ventilateur 54 placé au-dessus de l'empilement 17 permet de créer une chute de pression à travers le rotor. Ce ventilateur peut être constitué d'un ensemble de pales 56 montées sur l'axe 52 et rendues solidaires de celui-ci, le gaz ou le mélange étant évacué par une tubulure tangentielle 58. Le ventilateur 54 est logé à l'intérieur d'une volute 60 reliée à l'enceinte 50 par un raccord convergent 62. La tubulure tangentielle 58 permet d'évacuer le mélange traité exempt de phases lourdes.Referring to FIG. 5, it can be seen that the device which is the subject of the invention is located inside an enclosure 50. The rotor essentially consists of a stack 17 of discs 36 mounted on an axis 52. It can be rotated by a motor (not shown in Figure 5). In the particular case described here, the axis 52 is vertical, but it would not go beyond the scope of the invention to arrange this axis in another direction, horizontal or oblique. A fan 54 placed above the stack 17 makes it possible to create a pressure drop across the rotor. This fan may consist of a set of blades 56 mounted on the axis 52 and made integral with the latter, the gas or the mixture being evacuated by a tangential tube 58. The fan 54 is housed inside a volute 60 connected to the enclosure 50 by a converging connector 62. The tangential tube 58 makes it possible to evacuate the treated mixture free of heavy phases.

Bien entendu, le ventilateur peut être d'un autre type, par exemple un ventilateur axial, et peut être remplacé par un compresseur disposé en amont. L'essentiel est de disposer d'un appareil permettant de créer une chute de pression à travers le rotor, de l'amont vers l'aval en considérant le sens d'écoulement du mélange. Dans le cas où ce dernier est un liquide, on peut utiliser une pompe aspirante ou refoulante pour créer cette chute de pression. Dans certains cas particuliers, le dispositif destiné à assurer la circulation du mélange à travers le rotor peut être extérieur à l'enceinte et entraîné par un moteur indépendant.Of course, the fan can be of another type, for example an axial fan, and can be replaced by a compressor arranged upstream. The main thing is to have a device allowing a pressure drop to be created across the rotor, from upstream to downstream, considering the direction of flow of the mixture. In the case where the latter is a liquid, a suction or discharge pump can be used to create this pressure drop. In certain particular cases, the device intended to ensure the circulation of the mixture through the rotor can be outside the enclosure and driven by an independent motor.

On voit, à la partie inférieure de la figure 5, l'enceinte 12 à l'intérieur de laquelle circule le mélange à traiter avant d'arriver au rotor ; l'espace 26 entre l'enceinte 12 et l'enceinte 50 sert à l'évacuation des phases lourdes éjectées sous l'effet des champs centrifuges créés à l'intérieur du mélange et retombant par gravité.We see, in the lower part of Figure 5, the enclosure 12 inside which circulates the mixture to be treated before arriving at the rotor; the space 26 between the enclosure 12 and the enclosure 50 is used for the evacuation of the heavy phases ejected under the effect of the centrifugal fields created inside the mixture and falling by gravity.

On voit également le distributeur rotatif 19 prévu à la partie inférieure de l'empilement de disques, c'est-à-dire en amont du rotor. Ce distributeur est constitué d'un ensemble d'aubes 23 disposées de manière à dévier le mélange circulant sous l'effet de cette chute de pression suivant des trajectoires hélicoïdales. Pour cela, chaque aube a une concavité orientée vers l'aval si l'on considère le sens d'écoulement du mélange et chaque aube a un bord de fuite (non visible sur la figure 5) dont l'inclinaison par rapport à l'axe du rotor est égale à la pente des veines hélicoïdales du mélange dans le rotor. De préférence, ce bord de fuite coïncide avec le bord avant d'un ajourage d'entrée du premier disque amont à la partie inférieure de l'empilement 17 : ainsi, l'espace entre deux aubes successives du distributeur 19 constitue un cheminement continu avec le canal hélicoïdal dont l'ajourage d'entrée se trouve à cet endroit du disque. Ainsi, le ditributeur 19 transforme la vitesse axiale du mélange en amont du rotor en vitesse hélicoïdale à travers le rotor en réduisant les turbulences et les pertes d'énergie correspondantes. De plus, par suite de la déviation qu'il crée, le distributeur 19 possède également une fonction de séparation primaire de phase lourde qu'il canalise vers la périphérie. La courbure de la concavité des aubes 23 et la conformation de leur bord d'attaque sont établies en fonction des caractéristiques aéro ou hydrodynamiques du mélange et du régime de fonctionnement.We also see the rotary distributor 19 provided at the bottom of the stack of discs, that is to say upstream of the rotor. This distributor consists of a set of vanes 23 arranged so as to deflect the mixture flowing under the effect of this pressure drop along helical paths. For this, each blade has a concavity oriented downstream if we consider the direction of flow of the mixture and each blade has a trailing edge (not visible in Figure 5) whose inclination relative to the rotor axis is equal to the slope of the helical veins of the mixture in the rotor. Preferably, this trailing edge coincides with the front edge of an inlet opening of the first upstream disc at the lower part of the stack 17: thus, the space between two successive vanes of the distributor 19 constitutes a continuous path with the helical channel, the inlet opening of which is located at this point on the disc. Thus, the distributor 19 transforms the axial speed of the mixing upstream of the rotor at helical speed through the rotor, reducing turbulence and corresponding energy losses. In addition, as a result of the deflection it creates, the distributor 19 also has a primary heavy phase separation function which it channels towards the periphery. The curvature of the concavity of the vanes 23 and the conformation of their leading edge are established as a function of the aero or hydrodynamic characteristics of the mixture and of the operating regime.

De même, à la sortie du rotor, on peut prévoir un redresseur 21 constitué par une turbine à action ou à degré de réaction donné. Ce redresseur est constitué d'un ensemble d'aubes 27 dont la concavité est tournée vers l'amont, si l'on considère le sens d'écoulement du mélange à travers le rotor. Chaque aube 27 a un bord d'attaque qui coïncide avec le bord avant d'un ajourage de sortie sur la face aval du dernier disque de l'empilement 17 et l'inclinaison de ce bord d'attaque est égal à la pente des veines hélicoïdales suivant lesquelles le mélange circule à l'intérieur du rotor. Etant donné que le mélange circule suivant une trajectoire hélicoïdale, sa vitesse présente une composante tangentielle et une composante axiale. Le dessin de la concavité des aubes 27 est conçu de manière à annuler la composante tangentielle. Il ne reste donc plus que la composante axiale et le mélange sort du redresseur 21 en suivant une direction parallèle à l'axe 52.Likewise, at the outlet of the rotor, a rectifier 21 constituted by a turbine with a given action or degree of reaction can be provided. This rectifier consists of a set of blades 27 whose concavity is turned upstream, if one considers the direction of flow of the mixture through the rotor. Each blade 27 has a leading edge which coincides with the front edge of an outlet perforation on the downstream face of the last disc of the stack 17 and the inclination of this leading edge is equal to the slope of the veins helical following which the mixture circulates inside the rotor. Since the mixture circulates along a helical trajectory, its speed has a tangential component and an axial component. The design of the concavity of the blades 27 is designed so as to cancel the tangential component. There therefore remains only the axial component and the mixture leaves the rectifier 21 in a direction parallel to the axis 52.

Un autre aspect intéressant du redresseur 21 est que le mélange sortant du dernier disque à la partie supérieure du rotor a une certaine vitesse, donc à une certaine énergie cinétique. Cette énergie cinétique pousse le redresseur 21 dans le sens de rotation du rotor et contribue donc l'entraînement de celui-ci en rotation. Ceci permet de diminuer la puissance nécessaire du moteur d'entraînement de l'arbre 52. Les aubes 27 du redresseur 21 ont également une fonction de finition et guident les fractions séparées vers la périphérie. Dans l'exemple décrit ici, le rotor 17, le distributeur 19, le redresseur 21 et le ventilateur 54 sont montés sur le même arbre 52 et tournent donc en synchronisme. On ne sortirait cependant pas du cadre de l'invention en utilisant un montage où certains de ces éléments seraient entraïnés indépendamment des autres. Ce dispositif est également utile pour assurer l'aspiration par le ventilateur 54 dans des conditions d'efficacité satisfaisantes. Dans le cas, en effet, où l'écoulement n'est pas redressé, et suivant un phénomène bien connu des professionnels, la composante de rotation du mélange altère très fortement les performances du ventilateur 54. La courbure de la concavité des aubes 27 et la conformation de leur bord de fuite sont déterminées en fonction des caractéristiques aéro ou hydrodynamiques du mélange et du régime de fonctionnement. De plus, la conformation des aubes 27 est telle que celles-ci canalisent vers la périphérie les traces résiduelles de phase lourde.Another interesting aspect of the rectifier 21 is that the mixture leaving the last disc at the upper part of the rotor has a certain speed, therefore at a certain kinetic energy. This kinetic energy pushes the rectifier 21 in the direction of rotation of the rotor and therefore contributes to driving it in rotation. This makes it possible to reduce the necessary power of the drive motor of the shaft 52. The vanes 27 of the rectifier 21 also have a finishing function and guide the separated fractions towards the periphery. In the example described here, the rotor 17, the distributor 19, the rectifier 21 and the fan 54 are mounted on the same shaft 52 and therefore rotate in synchronism. We would not, however, depart from the scope of the invention by using an assembly in which some of these elements are driven independently of the others. This device is also useful for ensuring suction by the fan 54 under satisfactory efficiency conditions. In the case, in fact, where the flow is not straightened, and according to a phenomenon well known to professionals, the component of rotation of the mixture very greatly alters the performance of the fan 54. The curvature of the concavity of the blades 27 and the conformation of their trailing edge are determined according to the aero or hydrodynamic characteristics of the mixture and the operating regime. In addition, the conformation of the blades 27 is such that they channel towards the periphery the residual traces of heavy phase.

On voit encore sur la figure 5 que l'enceinte 50 présente une surface interne 51 qui diverge vers le bas, c'est-à-­dire vers l'amont en considérant le sens d'écoulement du mélange à travers le rotor. Dans l'exemple décrit ici, la surface 51 présente un certain nombre de parties circulaires 53 dont la hauteur est égale à l'épaisseur de chaque disque. Il y a ainsi une surface 53 en regard du bord latéral de chaque disque.It can also be seen in FIG. 5 that the enclosure 50 has an internal surface 51 which diverges downwards, that is to say upstream by considering the direction of flow of the mixture through the rotor. In the example described here, the surface 51 has a number of circular parts 53 whose height is equal to the thickness of each disc. There is thus a surface 53 facing the lateral edge of each disc.

Dans le cas particulier illustré à la figure 5, le diamètre des disques est constant et celui des parties 53 augmente de l'aval vers l'amont, ce qui fait que l'épaisseur de l'espace 26 augmente également de l'aval vers l'amont en considérant le sens d'écoulement du mélange à travers le rotor. Cependant, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant des disques de diamètre variable afin que la distance entre le bord latéral d'un disque et les parties 53 de la surface 51 soit constante.In the particular case illustrated in FIG. 5, the diameter of the discs is constant and that of the parts 53 increases from downstream to upstream, which means that the thickness of the space 26 also increases from downstream to upstream by considering the direction of flow of the mixture through the rotor. However, it would not be departing from the scope of the invention to use discs of variable diameter so that the distance between the lateral edge of a disc and the parts 53 of the surface 51 is constant.

On ne sortirait pas non plus de cadre de l'invention en utilisant des disques dont le diamètre augmenterait de l'aval vers l'amont, mais moins vite que celui des parties 51, le diamètre de l'espace 26 augmentant ainsi, ou en utilisant une surface 51 lisse et de forme conique divergeant vers l'amont.Neither would it depart from the scope of the invention by using discs whose diameter would increase from downstream to upstream, but slower than that of the parts 51, the diameter of the space 26 thus increasing, or by using a smooth surface 51 of conical shape diverging upstream.

L'avantage majeur de cette disposition réside dans l'utilisation de chaque variation instantanée de diamètre du rotor, conjuguée à la variation correspondante du diamètre intérieur du corps, pour engendrer un effet de soufflage de gaz ou de pompage de liquide, refoulant les phases lourdes collectées vers la zone de plus grand diamétre du rotor et du stator. Ces étages successifs fonctionnent en série les uns avec les autres. Les jeux périphériques ou axiaux sont calculés en fonction des performances de débit et de concentration de phases lourdes extraites à assurer.The major advantage of this provision lies in the use of each instantaneous variation of the diameter of the rotor, combined with the corresponding variation of the internal diameter of the body, to generate a gas blowing or liquid pumping effect, driving the heavy phases collected towards the zone of larger diameter of the rotor and stator. These successive stages operate in series with each other. Peripheral or axial clearances are calculated as a function of the flow performance and concentration of heavy phases extracted to be ensured.

La figure 6 illustre une première forme de réalisation d'un disque utilisable dans le dispositif objet de l'invention. Dans ce mode de réalisation, on utilise un empilement de disques 36 d'épaisseur constante p. Chaque disque est percé d'un certain nombre de passages ou canaux hélicoïdaux 62. Chacun de ces canaux 62 débouche sur la face amont ou face inférieure 37 du disque par un ajourage d'entrée et débouche sur la face supérieure 39 du disque 36 par un ajourage de sortie 65. La disposition est telle que l'ajourage de sortie 65 situé sur la face supérieure d'un disque donné se trouve exactement en face de l'ajourage d'entrée 63 se trouvant sur la face inférieure du disque suivant. On définit ainsi, à travers l'empilement de disques, des canaux hélicoïdaux pratiquement continus 69 limités par des parois solides. Afin que les phases lourdes acheminées vers la périphérie soient collectées efficacement sur la paroi intérieure de l'enceinte 5 et ne tendent pas à se remettre en suspension à l'intérieur du rotor par suite de divers phénomènes tels que turbulences et rebondissements, le transfert du rotor vers la paroi fixe 51 s'effectue à travers des fentes périphériques ménagées entre les disques successifs, ainsi que figuré en 71 sur la figure 6. Ces fentes sont toutefois localement interrompues par des plots 73 dont le but est d'améliorer la rigidité du rotor. Ils assurent en effet l'appui des disques successifs les uns sur les autres. Leur profil intérieur est prévu pour éviter les accumulations de phase lourde séparée.FIG. 6 illustrates a first embodiment of a disk usable in the device which is the subject of the invention. In this embodiment, a stack of discs 36 of constant thickness p is used. Each disc is pierced with a number of helical passages or channels 62. Each of these channels 62 opens onto the upstream or lower face 37 of the disc by an inlet cut-out and opens onto the upper face 39 of the disc 36 by a outlet aperture 65. The arrangement is such that the outlet aperture 65 located on the upper face of a given disc is located exactly opposite the inlet aperture 63 located on the underside of the following disc. One thus defines, through the stack of disks, practically continuous helical channels 69 limited by solid walls. So that the heavy phases routed to the periphery are effectively collected on the inner wall of the enclosure 5 and do not tend to resuspend inside the rotor due to various phenomena such as turbulence and twists, the transfer of the rotor towards the fixed wall 51 takes place through peripheral slots formed between the successive discs, as shown at 71 in FIG. 6. These slots are however locally interrupted by studs 73 whose purpose is to improve the rigidity of the rotor. They indeed support the successive discs on each other. Their internal profile is provided to avoid accumulations of separate heavy phase.

Le fait que les disques soient jointifs permet d'obtenir, sous réserve d'un serrage axial suffisant, un rotor monobloc très rigide. Cette disposition entraîne une séparation efficace entre l'intérieur du rotor et la zone comprise entre celui-ci et la paroi du corps fixe, ce qui limite les remises en dispersion. De plus, il est possible d'atteindre des vitesses de rotation plus élevées, donc des champs séparateurs plus intenses, qu'avec les dispositifs de l'art antérieur, tout en évitant les risques de déformation.The fact that the discs are joined allows to obtain, subject to sufficient axial tightening, a very rigid monobloc rotor. This arrangement results in an effective separation between the interior of the rotor and the area between it and the wall of the fixed body, which limits the re-dispersion. In addition, it is possible to reach higher speeds of rotation, therefore more intense separating fields, than with the devices of the prior art, while avoiding the risks of deformation.

Dans le cas particulier illustré à la figure 6, les ajourages 65 sont répartis de façon équiangle sur un disque donné et s'étendent du centre vers la périphérie. Ils sont séparés par des parties pleines 67. Si l'on considère le sens de rotation T des disques, l'ajourage de sortie d'un canal donné est situé en aval de l'ajourage d'entrée. Sur la figure 6, les ajourages 65 sont limités par des rayons du disque 36 et ont donc une forme sensiblement trapézoïdale, de même que les parties 67. Chaque canal 62 est ainsi limité par une paroi inférieure 64, une paroi supérieure 66 et deux parois latérales 68 et 70. Les faces inférieure 64 et supérieure 66 sont de forme généralement hélicoïdale de même pente que celle des canaux. Comme on le verra plus loin, elles peuvent être munies de redans ou de gradins destinés à emprisonner localement et temporairement des constituants du mélange et à faciliter l'agglomération des phases lourdes. La première face latérale 68 limitant un canal 62, c'est-­à-dire celle qui est la plus proche de l'axe du rotor, est cylindrique et d'axe confondu avec celui du rotor. L'autre face latérale 70 est située au voisinage de la périphérie du disque et elle est inclinée par rapport à l'axe du rotor. Autrement dit, elle se présente sous la forme d'une portion de tronc de cône divergeant vers l'amont si l'on considère le sens d'écoulement du mélange à travers le rotor.In the particular case illustrated in Figure 6, the openings 65 are distributed equianglely on a given disc and extend from the center to the periphery. They are separated by solid parts 67. If we consider the direction of rotation T of the discs, the outlet opening of a given channel is located downstream of the entry opening. In FIG. 6, the openings 65 are limited by radii of the disc 36 and therefore have a substantially trapezoidal shape, as do the parts 67. Each channel 62 is thus limited by a lower wall 64, an upper wall 66 and two walls lateral 68 and 70. The lower 64 and upper 66 faces are generally helical in shape with the same slope as that of the channels. As will be seen below, they can be provided with steps or steps intended to trap locally and temporarily the constituents of the mixture and to facilitate the agglomeration of the heavy phases. The first lateral face 68 limiting a channel 62, that is to say that which is closest to the axis of the rotor, is cylindrical and of axis coincident with that of the rotor. The other lateral face 70 is located in the vicinity of the periphery of the disc and it is inclined relative to the axis of the rotor. In other words, it is in the form of a portion of truncated cone diverging upstream if we consider the direction of flow of the mixture through the rotor.

On sépare ainsi le mélange en une pluralité de veines hélicoïdales. Etant donné que le mélange est soumis d'une part à la chute de pression à travers le rotor et, d'autre part, à l'effet d'entraînement de celui-ci en rotation, il s'écoule à travers les disques avec une vitesse tangentielle supérieure à celle du rotor. On constate que, pour un rotor tournant à la vitesse ω, la vitesse tangentielle absolue d'une particule située à une distance radiale R est de :
- ω*R si cette particule se trouve dans une zone de séquestration du mélange,
- ω*R+Vt si cette particule se trouve dans la partie circulante de la veine, à la vitesse tangentielle Vt.
The mixture is thus separated into a plurality of helical veins. Since the mixture is subjected on the one hand to the pressure drop through the rotor and, on the other hand, to the effect of driving the latter in rotation, it flows at through the discs with a tangential speed greater than that of the rotor. We note that, for a rotor rotating at speed ω, the absolute tangential speed of a particle located at a radial distance R is:
- ω * R if this particle is in a sequestration zone of the mixture,
- ω * R + V t if this particle is in the circulating part of the vein, at the tangential speed V t .

La vitesse tangentielle Vt varie approximativement comme k/R, k étant une constante dépendant de la géométrie du rotor et proportionnelle au débit traversant le rotor. La force centrifuge au rayon R s'écrit donc :

Figure imgb0001
The tangential speed V t varies approximately as k / R, k being a constant depending on the geometry of the rotor and proportional to the flow through the rotor. The centrifugal force at radius R is therefore written:
Figure imgb0001

Lorsque R varie, cette fonction présente un minimum et, de part et d'autre de ce minimum, le champ centrifuge croît. Il en résulte donc un champ centrifuge élevé au voisinage de l'axe de rotation, contrairement à ce qui se passe dans les centrifugeuses conventionnelles. De plus, en tous les points de la courbe Fc(R), la valeur de Fc est beaucoup plus élevée que pour une centrifugeuse conventionnelle tournant à même vitesse angulaire.When R varies, this function has a minimum and, on either side of this minimum, the centrifugal field increases. This therefore results in a high centrifugal field in the vicinity of the axis of rotation, unlike what happens in conventional centrifuges. In addition, at all points on the curve F c (R), the value of F c is much higher than for a conventional centrifuge rotating at the same angular speed.

De même, lorsque le débit du mélange varie, l'efficacité de séparation passe par un minimum pour une valeur de k=ω*R². Elle reste toujours supérieure à celle d'une centrifugeuse conventionnelle pour toutes les valeurs du débit, pour un dimensionnement du rotor et une vitesse de rotation identique (k est directement proportionnel au débit).Similarly, when the flow rate of the mixture varies, the separation efficiency goes through a minimum for a value of k = ω * R². It always remains higher than that of a conventional centrifuge for all the values of the flow, for a dimensioning of the rotor and an identical rotation speed (k is directly proportional to the flow).

Ce phénomène, de même que les résultats exposés ci-après qui en découlent, sont imprévisibles et inattendus dans le cadre classique de la centrifugation. Ce sont bien les faits expérimentaux basés sur le procédé et l'appareil de l'invention qui permettent d'assurer la véracité des résultats obtenus.This phenomenon, as well as the results exposed hereafter which ensue from it, are unpredictable and unexpected in the classic frame of centrifugation. These are the facts based on the method and apparatus of the invention which ensure the veracity of the results obtained.

On vérifie en effet que les particules lourdes des veines hélicoïdales soumises à une foce centrifuge très intense se précipitent vers la périphérie en ralentissant et en s'agglomérant avant de parvenir à la zone annulaire de force centrifuge minimale, puis, à partir de cette zone, accélèrent à nouveau en plus grosses masses vers la périphérie.It is in fact verified that the heavy particles of the helical veins subjected to a very intense centrifugal foam precipitate towards the periphery by slowing down and agglomerating before reaching the annular zone of minimal centrifugal force, then, from this zone, accelerate again in larger masses towards the periphery.

Mais, au cours de ce déplacement centrifuge, les particules lourdes (solides ou liquides) migrent, pour diverses raisons exposées ci-après, vers les zones mortes ou les zones dépressionnaires dans lesquelles elles sont captées et piégées. Ces zones mortes ou dépressionnaires sont obtenues grâce à des redans ou autres éléments proéminents prévus sur les faces inférieures et supérieures des canaux 62, comme cela sera décrit plus loin.However, during this centrifugal movement, the heavy particles (solid or liquid) migrate, for various reasons explained below, towards the dead zones or the low pressure zones in which they are captured and trapped. These dead or low pressure zones are obtained by means of steps or other prominent elements provided on the lower and upper faces of the channels 62, as will be described later.

Ces particules lourdes sont alors prises en charge par une force centrifuge, certes plus faible, mais suffisamment élevée pour les acheminer inéluctablement vers la périphérie. Au cours de cet acheminement, des éléments pièges et des éléments conducteurs, définis ci-après, s'opposent au retour des particules vers les veines débitantes et participent à leur acheminement vers la périphérie où elles se précipitent sur la paroi interne 51 de l'enceinte 50.These heavy particles are then taken up by a centrifugal force, certainly lower, but high enough to transport them inevitably to the periphery. During this routing, trap elements and conducting elements, defined below, oppose the return of the particles towards the delivery veins and participate in their routing towards the periphery where they precipitate on the internal wall 51 of the pregnant 50.

Le décalage angulaire des disques et l'épaisseur p de ceux-ci, ainsi que la forme et les dimensions des ajourages sont choisis pour déterminer avec précision la pente relative P des veines hélicoïdales (c'est-à-dire leur pente par rapport aux disques lorsqu'ils tournent). Les paramètres en question permettent donc de régler le pouvoir séparateur et le débit de l'appareil. En général, ces paramètres sont constants pour un appareil déterminé, mais il peut être avantageux de les faire varier de l'amont vers l'aval suivant l'allure du fonctionnement de l'appareil, et de celle du traitement à obtenir.The angular offset of the discs and the thickness p of these, as well as the shape and dimensions of the openings are chosen to precisely determine the relative slope P of the helical veins (i.e. their slope relative to the discs when they spin). The parameters in question therefore make it possible to adjust the separating power and the flow rate of the device. In general, these parameters are constant for a given device, but it may be advantageous to vary them from upstream to downstream depending on the rate of operation of the device, and that of the treatment to be obtained.

De toute façon, le choix de ces paramètres permet, en relation avec le régime de l'appareil et la composition du mélange, de définir le cheminement hélicoïdal privilégié des veines de mélange à travers les ajourages d'un disque. Le mélange peut poursuivre son cheminement en traversant l'ajourage homologue du disque suivant, c'est-à-dire celui qui se trouve décalé en aval de l'angle de décalage des disques. Cet angle de décalage est tel que l'ajourage de sortie du premier disque soit en face de l'ajourage d'entrée du deuxième disque.In any case, the choice of these parameters allows, in relation to the regime of the apparatus and the composition of the mixture, to define the preferred helical path of the mixing veins through the openings of a disc. The mixture can continue its journey by crossing the homologous perforation of the next disc, that is to say the one which is offset downstream of the angle of offset of the discs. This offset angle is such that the outlet opening of the first disc is opposite the inlet opening of the second disc.

L'exposé qui précède montre que l'écoulement aéro ou hydrodynamique du mélange à travers l'appareil subit, entre l'amont et l'intérieur du rotor, une variation croissante de la vitesse. Dès lors, il se produit tout naturellement une détente au sein du rotor, et par conséquent une baisse de température pouvant être utilisée pour condenser une phase vapeur au cours de la séparation.The preceding discussion shows that the aero or hydrodynamic flow of the mixture through the apparatus undergoes, between the upstream and the interior of the rotor, an increasing variation in speed. Consequently, there is quite naturally an expansion within the rotor, and consequently a drop in temperature which can be used to condense a vapor phase during the separation.

La figure 7 est une vue semblable à la figure 6 et illustre une variante dans laquelle les faces amont et aval des disques 36 ne sont plus perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor, mais sont inclinées vers l'amont d'un angle α par rapport à un plan perpendiculaire à cet axe. En d'autres mots, la face supérieure 39 et la face inférieure 37 sont en forme de troncs de cône divergeant vers l'amont par rapport au sens d'écoulement du mélange à travers le rotor. On a constaté qu'on obtenait les meilleurs résultats lorsque la valeur de l'angle α était voisine de 30°. La disposition des ajourages et des canaux hélicoïdaux dans les disques de la figure 7 est exactement la même que dans le cas de la figure 6.Figure 7 is a view similar to Figure 6 and illustrates a variant in which the upstream and downstream faces of the discs 36 are no longer perpendicular to the axis of rotation of the rotor, but are inclined upstream by an angle α with respect to a plane perpendicular to this axis. In other words, the upper face 39 and the lower face 37 are in the form of truncated cones diverging upstream relative to the direction of flow of the mixture through the rotor. It was found that the best results were obtained when the value of the angle α was close to 30 °. The arrangement of the openings and the helical channels in the discs of FIG. 7 is exactly the same as in the case of FIG. 6.

On ne sortirait pas du cadre de l'invention en donnant encore d'autres formes aux faces amont et aval des disques.It would not go beyond the scope of the invention to give still other shapes to the upstream and downstream faces of the discs.

Ces dernières peuvent comporter des génératrices incurvées et, si elles sont droites ou courbes, concourantes avec ou gauches par rapport à l'axe de rotation avec un angle d'indicence quelconque. En d'autres termes, les disques peuvent être délimités par des surfaces réglées, telles que des coniques ou des surfaces de révolution quelconques équilibrées, ce qui ne peut constituer une difficulté majeure d'exécution dès lors que les disques peuvent être, en raison des contraintes réduites qu'ils subissent, fabriqués par moulage et même en matière plastique.The latter may include curved generators and, if they are straight or curved, concurrent with or left with respect to the axis of rotation with any angle of index. In other words, the discs can be delimited by regulated surfaces, such as conics or any balanced surfaces of revolution, which does not can constitute a major difficulty of execution since the discs can be, because of the reduced stresses which they undergo, manufactured by molding and even out of plastic.

La vue en perspective de la figure 8 montre comment on peut prévoir des gradins, saillies ou autres éléments proéminents sur les faces inférieures et/ou supérieures des canaux 62. Sur la figure 8, on ne voit que les gradins 72 sur la face inférieure des canaux 62, mais il y a des gradins identiques sur la face supérieure, cette dernière étant invisible sur la figure 8.The perspective view of FIG. 8 shows how steps, projections or other prominent elements can be provided on the lower and / or upper faces of the channels 62. In FIG. 8, we only see the steps 72 on the lower face of the channels 62, but there are identical steps on the upper face, the latter being invisible in FIG. 8.

Les vues en coupe développée des figures 9a à 9d montrent d'autres formes possibles pour ces éléments proéminents.The developed section views of FIGS. 9a to 9d show other possible shapes for these prominent elements.

Dans le cas de la figure 9a, les surfaces supérieure et inférieure du canal 62 comportent des gradins dont les rebords constituent des arêtes radiales, c'est-à-dire que ces arêtes sont perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor. Dans le cas de la figure 9a, les gradins 72 se présentent comme les marches d'un escalier en colimaçon dont l'axe serait celui du rotor. Les angles internes des gradins sont donc des angles droits.In the case of FIG. 9a, the upper and lower surfaces of the channel 62 have steps whose edges constitute radial edges, that is to say that these edges are perpendicular to the axis of rotation of the rotor. In the case of FIG. 9a, the steps 72 appear as the steps of a spiral staircase whose axis would be that of the rotor. The internal angles of the steps are therefore right angles.

Les rebords des gradins ont deux fonctions différentes suivant qu'il s'agit de la paroi supérieure ou de la paroi inférieure limitant le canal 62. Dans le premier cas (gradins 72a sur la paroi supérieure du canal 62), les surfaces verticales radiales des gradins créent des zones dépressionnaires qui ont tendance à capter les impuretés dans le tourbillon attaché qu'elles créent. Dans le deuxième cas (gradins 72b sur la paroi inférieure du canal 62), les surfaces verticales radiales fonctionnent comme des séparateurs à chocs multiples. Elles arrêtent temporairement les particules ou les gouttelettes lourdes. L'effet d'agglomération qu'elles apportent accélère l'acheminement vers la périphérie des phases lourdes et améliore corrélativement l'efficacité globale de l'appareil.The edges of the steps have two different functions depending on whether it is the upper wall or the lower wall limiting the channel 62. In the first case (steps 72a on the upper wall of the channel 62), the radial vertical surfaces of the bleachers create low-pressure areas which tend to trap impurities in the attached vortex they create. In the second case (steps 72b on the bottom wall of the channel 62), the radial vertical surfaces function as multiple impact separators. They temporarily stop heavy particles or droplets. The agglomeration effect which they bring accelerates the routing towards the periphery of the heavy phases and correlatively improves the overall efficiency of the device.

Dans le cas de la figure 9b, les angles internes des gradins sont plus aigus que dans le cas de la figure 9a afin d'accroître l'effet de rétention des phases lourdes.In the case of FIG. 9b, the internal angles of the steps are more acute than in the case of FIG. 9a in order to increase the retention effect of the heavy phases.

Dans le cas de la figure 9c, on combine deux dispositions différentes. Les gradins 72b de la paroi inférieure sont identiques à ceux de la figure 9a. Quant aux gradins de la paroi supérieure du canal 62, ils présentent des parties inclinées 74 dont la pente est légèrement supérieure à la pente choisie pour les veines hélicoïdales du mélange, les parties 74 étant reliées par des parties 76 dont la hauteur est inférieure à la largeur des parties 74. Un chanfrein 75 est prévu à la partie inférieure de la face inférieure 64, mais ceci n'est pas obligatoire. Cette disposition entraîne des alternances de zones divergentes et convergentes obliques, ce qui crée une ondulation plus accentuée de la veine de mélange et une probabilité plus élevée de sortie latérale des fractions lourdes qui sont alors collectées dans les redans.In the case of FIG. 9c, two different arrangements are combined. The steps 72b of the lower wall are identical to those of FIG. 9a. As for the steps of the upper wall of the channel 62, they have inclined parts 74 whose slope is slightly greater than the slope chosen for the helical veins of the mixture, the parts 74 being connected by parts 76 whose height is less than the width of the parts 74. A chamfer 75 is provided at the lower part of the lower face 64, but this is not compulsory. This arrangement causes alternating diverging and converging oblique zones, which creates a more pronounced undulation of the mixing vein and a higher probability of lateral exit of the heavy fractions which are then collected in the steps.

Enfin, dans le cas de la figure 9d, les gradins 72 sont remplacés par des rainures 78 de section semi-circulaire et disposées radialement, c'est-à-dire que leur axe est perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor. Les canaux radiaux semi-circulaires ainsi créés sont à l'origine de zones tourbillonnaires qui ralentissent et collectent les phases lourdes.Finally, in the case of FIG. 9d, the steps 72 are replaced by grooves 78 of semi-circular section and arranged radially, that is to say that their axis is perpendicular to the axis of rotation of the rotor. The semi-circular radial channels thus created are at the origin of vortex zones which slow down and collect the heavy phases.

On peut encore utiliser d'autres dispositions, par exemple des formes d'usinages radiaux qui ne pénètrent pas dans la veine circulante, mais jouent un rôle d'extraction des phases lourdes et un rôle d'agglomération, ce qui accroît l'efficacité globale du dispositif.Other arrangements can also be used, for example forms of radial machining which do not penetrate into the circulating vein, but play a role of extraction of the heavy phases and a role of agglomeration, which increases the overall efficiency. of the device.

La figure 10 illustre une variante dans laquelle les éléments proéminents pour collecter les phases lourdes sont disposés suivant une direction tangentielle et non radiale. On voit sur cette figure que la paroi inférieure de chaque canal 62 comporte deux éléments proéminents 80 disposés chacun en hélice autour de l'axe du rotor. Ces éléments se composent de deux faces reliées par une arête supérieure. Les deux faces sont parallèles à l'écoulement du mélange par rapport au rotor. Le déplacement radial des phases lourdes sous l'action du champ centrifuge les amène en contact avec la face interne des éléments 80. Ce contact crée un effet de rassemblement des phases lourdes qui glissent ensuite sur la surface et sont remises en suspension mais après avoir été plus ou moins fortement agglomérées. L'accroissement consécutif de leur granulométrie accélère leur mouvement radial vers la périphérie du rotor et augmente corrélativement l'efficacité de séparation de l'appareil.FIG. 10 illustrates a variant in which the prominent elements for collecting the heavy phases are arranged in a tangential and not radial direction. We see in this figure that the bottom wall of each channel 62 has two prominent elements 80 each arranged in a helix around the axis of the rotor. These elements consist of two faces connected by an upper edge. The two faces are parallel to the flow of the mixture relative to the rotor. The radial displacement of heavy phases under the action of the centrifugal field brings into contact with the internal face of the elements 80. This contact creates a gathering effect of the heavy phases which then slide on the surface and are resuspended but after having been more or less strongly agglomerated. The consequent increase in their particle size accelerates their radial movement towards the periphery of the rotor and correlatively increases the separation efficiency of the device.

Les figures 11 et 12 illustrent un autre mode de réalisation dans lequel chaque disque 36 se présente sous la forme d'un boîtier circulaire creux. Le disque 36 se compose d'une paroi inférieure 82 ayant la forme d'un disque plan, reliée à une paroi supérieure 84 par une virole 86. La paroi supérieure 84 présente une partie centrale 87 ayant la forme d'un disque plan de même axe que la paroi 82, mais de diamètre inférieur. La partie 87 est reliée à un bord périphérique 88 par une partie en forme de tronc de cône 90. Le bord 88 est circulaire et de même diamètre que la paroi inférieure 82. Il est séparé de celle-ci par une fente périphérique 92 dont la largeur est inférieure à la distance entre la paroi inférieure 82 et la partie centrale 87 de la paroi supérieure. Un ensemble d'éléments en forme de tronc de cône ou viroles tronconiques 94 est prévu à l'intérieur du boîtier ainsi défini. Dans le cas particulier décrit ici,les viroles tronconiques 94 ont un bord supérieur qui est soudé à la partie centrale 87 de la paroi supérieure 84 tandis que leur bord inférieur est situé à une certaine distance de la paroi inférieure 82.Figures 11 and 12 illustrate another embodiment in which each disc 36 is in the form of a hollow circular housing. The disc 36 consists of a lower wall 82 having the shape of a flat disc, connected to an upper wall 84 by a ferrule 86. The upper wall 84 has a central part 87 having the shape of a flat disc of the same axis than the wall 82, but of smaller diameter. The part 87 is connected to a peripheral edge 88 by a part in the form of a truncated cone 90. The edge 88 is circular and of the same diameter as the bottom wall 82. It is separated from the latter by a peripheral slot 92, the width is less than the distance between the lower wall 82 and the central part 87 of the upper wall. A set of elements in the form of a frustoconical cone or frustoconical ferrules 94 is provided inside the housing thus defined. In the particular case described here, the frustoconical ferrules 94 have an upper edge which is welded to the central part 87 of the upper wall 84 while their lower edge is located at a certain distance from the lower wall 82.

On voit encore sur les figures 11 et 12 un ajourage d'entrée 63 ménagé dans la paroi inférieure 82 et un ajourage de sortie 65 ménagé dans la partie centrale 87 de la partie supérieure 84. La position angulaire des ajourages 63 et 65 par rapport au disque 36 est exactement la même. Un déflecteur 96 a un bord inférieur soudé à la paroi inférieure 82 en arrière de l'ajourage 63 et un bord supérieur soudé à la paroi supérieure 84 en avant de l'ajourage 65. Grâce à cette disposition, le mélange qui pénètre dans le disque par l'ajourage 63 est obligé de faire un tour complet en cheminant dans les espaces entre les viroles tronconiques 94 avant de ressortir par l'ajourage de sortie 65. Le déflecteur 96 doit assurer une bonne étanchéité pour éviter des fuites directes du mélange de l'ajourage d'entrée vers l'ajourage de sortie. Grâce à cette disposition, le déplacement radial des phases lourdes sous l'action du champ centrifuge les amène en contact avec la surface de ces viroles. Ce contact crée un effet de rassemblement des phases lourdes, qui glissent ensuite sur la surface et sont remises en suspension, mais après avoir été plus ou moins fortement agglomérées. L'accroissement consécutif de leur granulométrie accélère leur mouvement radial vers la périphérie du rotor et augmente corrélativement l'efficacité de séparation de l'appareil. Les viroles tronconiques 94 jouent également un rôle de surface de guidage et de limitation des turbulences, leur surface étant parallèle à la direction d'écoulement du mélange à l'intérieur du disque.FIGS. 11 and 12 also show an inlet opening 63 formed in the bottom wall 82 and an outlet opening 65 formed in the central part 87 of the upper part 84. The angular position of the openings 63 and 65 relative to the disc 36 is exactly the same. A deflector 96 has a lower edge welded to the lower wall 82 behind the perforation 63 and an upper edge welded to the upper wall 84 in front of the perforation 65. Thanks to this arrangement, the mixture which enters the disc by the openwork 63 is forced to do one complete turn, walking in the spaces between the frustoconical ferrules 94 before exiting through the outlet perforation 65. The deflector 96 must ensure a good seal to prevent direct leakage of the mixture from the inlet perforation to the perforation Release. Thanks to this arrangement, the radial displacement of the heavy phases under the action of the centrifugal field brings them into contact with the surface of these ferrules. This contact creates a gathering effect of the heavy phases, which then slide on the surface and are resuspended, but after having been more or less strongly agglomerated. The consequent increase in their particle size accelerates their radial movement towards the periphery of the rotor and correlatively increases the separation efficiency of the device. The frustoconical ferrules 94 also play a role of guiding surface and limiting turbulence, their surface being parallel to the direction of flow of the mixture inside the disc.

Cette disposition conduit, pour les mêmes dimensions de rotor, le même nombre de disques et le même débit, à une vitesse tangentielle du mélange par rapport au rotor qui, étant inversement proportionnelle à la pente des veines, et maximum pour l'écoulement à une seule veine, comporte un tour par disque.This arrangement leads, for the same rotor dimensions, the same number of discs and the same flow rate, to a tangential speed of the mixture relative to the rotor which, being inversely proportional to the slope of the veins, and maximum for the flow at a single vein, has one revolution per disc.

La pente moyenne par disque est alors égale à :

Figure imgb0002
au rayon R, p étant l'épaisseur du disque.The average slope per disc is then equal to:
Figure imgb0002
at radius R, p being the thickness of the disc.

Le champ centrifuge est également maximum pour cette configuration, puisqu'il est proportionnel au carré de la somme de la vitesse tangentielle d'entraînement et de la vitesse tangentielle du mélange relativement au rotor.The centrifugal field is also maximum for this configuration, since it is proportional to the square of the sum of the tangential drive speed and the tangential speed of the mixture relative to the rotor.

L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation et aux modes d'exécution représentés et décrits en détail dans ce qui précède, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.The invention is not limited to the embodiments and to the embodiments shown and described in detail in the above, since various modifications can be made thereto without departing from its scope.

Le procédé et l'appareil objets de l'invention sont utilisables pour la séparation dans un mélange de phases d'état quelconque.The method and apparatus which are the subject of the invention are usable for separation in a mixture of any state phases.

Plus spécialement, ils sont applicables à l'élimination de brouillards huileux tels que ceux engendrés par les machines-­outils, les presses d'emboutissage, les dispositifs de lubrification par pulvérisation, à l'élimination des brouillards d'eau sur des machines à laver industrielles à la sortie de dispositifs de lavage d'air, à l'élimination de brouillards de solvants lourds sur des fours de polymérisation, des sécheurs d'imprimerie, au lavage à l'huile de divers gaz, à la clarification des huiles solubles sur les bacs de machines-­outils, à la clarification des bains de lessive sur les bacs de machines à laver industrielles, à la clarification des eaux de lavage des gaz, à la clarification des eaux polluées en général, à la préclarification de liquides avant des centrifugeuses de haute efficacité ou des filtres de finition, etc.More specifically, they are applicable to the elimination of oily mists such as those generated by machine tools, stamping presses, spray lubrication devices, to the elimination of water mists on washing machines. processes at the outlet of air washing devices, the elimination of heavy solvent mists on polymerization ovens, printing dryers, the washing with oil of various gases, the clarification of soluble oils on machine tool tubs, clarification of laundry baths on industrial washing machine tubs, clarification of gas washing water, clarification of polluted water in general, pre-clarification of liquids before centrifuges high efficiency or finishing filters, etc.

Le procédé et le dispositif de l'invention s'appliquent particulièrement bien dans le domaine nucléaire, notamment pour la séparation de dispersions solides ou liquides et la séparation de phases gazeuses au niveau moléculaire. Ils conviennent également bien pour des applications spéciales difficiles dans certaines industries, par exemple dans des procédés continus ou pour certaines opérations jusqu'alors difficiles à réaliser, comme la stérilisation de l'air par centrifugation ou l'élimination de produits toxiques très actifs.The method and the device of the invention apply particularly well in the nuclear field, in particular for the separation of solid or liquid dispersions and the separation of gas phases at the molecular level. They are also well suited for difficult special applications in certain industries, for example in continuous processes or for certain operations hitherto difficult to carry out, such as the sterilization of air by centrifugation or the elimination of very active toxic products.

Claims (21)

1. Procédé de séparation centrifuge d'un mélange de plusieurs phases comprenant au moins une phase lourde dans lequel on fait passer le mélange à travers un rotor (17) tournant à une vitesse donnée, le mélange étant divisé en une pluralité de veines parallèles (69) s'écoulant à travers le rotor (17) suivant des trajectoires hélicoïdales et étant entraîné à une vitesse angulaire supérieure à celle du rotor (17), un champ centrifuge permettant l'éjection de ladite phase lourde étant ainsi créé à l'intérieur desdites veines, caractérisé en ce que ces dernières sont limitées par des parois solides (64, 66) liées au rotor (17), un champ centrifuge étant ainsi créé à la surface de ces parois solides (64, 66), et en ce que la phase lourde éjectée sous l'action du champ centrifuge régnant dans les veines est collectée sur des éléments pièges (72) associés auxdites parois solides et guidée vers la périphérie du rotor (17) par des dispositifs de guidage associés à ces parois (64, 66), la phase lourde s'acheminant vers la périphérie du rotor (17) sous l'effet du champ centrifuge créé à la surface de ces parois (64, 66).1. A method of centrifugal separation of a mixture of several phases comprising at least one heavy phase in which the mixture is passed through a rotor (17) rotating at a given speed, the mixture being divided into a plurality of parallel veins ( 69) flowing through the rotor (17) along helical paths and being driven at an angular speed greater than that of the rotor (17), a centrifugal field allowing the ejection of said heavy phase being thus created inside of said veins, characterized in that the latter are limited by solid walls (64, 66) linked to the rotor (17), a centrifugal field being thus created on the surface of these solid walls (64, 66), and in that the heavy phase ejected under the action of the centrifugal field prevailing in the veins is collected on trap elements (72) associated with said solid walls and guided towards the periphery of the rotor (17) by guide devices associated with these walls (64, 66), phase l urde moving towards the periphery of the rotor (17) under the effect of the centrifugal field created on the surface of these walls (64, 66). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour entraîner le mélange en rotation, on le soumet d'une part à l'action d'entraînement en rotation du rotor (17) et, d'autre part, à une chute de pression entre l'amont et l'aval de ce rotor (17), celui-ci étant agencé de sorte que cette chute de pression entraîne le passage du mélange à travers le rotor (17) suivant des trajectoires hélicoïdales.2. Method according to claim 1, characterized in that, in order to drive the mixture in rotation, it is subjected on the one hand to the action of driving in rotation of the rotor (17) and, on the other hand, to a pressure drop between upstream and downstream of this rotor (17), the latter being arranged so that this pressure drop causes the mixture to pass through the rotor (17) along helical paths. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écoulement hélicoïdal du mélange est transformé en écoulement axial en aval du rotor (17).3. Method according to claim 1, characterized in that the helical flow of the mixture is transformed into axial flow downstream of the rotor (17). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'énergie cinétique de rotation du mélange est récupérée pour entraîner le rotor (17) en rotation.4. Method according to claim 3, characterized in that the kinetic energy of rotation of the mixture is recovered to drive the rotor (17) in rotation. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant :
- un rotor (17) à travers lequel le mélange peut passer,
- des moyens (54) pour créer une chute de pression à travers ce rotor (17), celui-ci étant agencé de sorte que le mélange le traverse en suivant des veines hélicoïdales sous l'effet de cette chute de pression, et
- des moyens d'entraînement du rotor (17) en rotation autour d'un axe,
caractérisé en ce que le rotor comporte :
- des parois solides (64, 66) limitant lesdites veines hélicoïdales,
- des éléments pièges (72) pour collecter ladite phase lourde, et
- des éléments de guidage pour guider ladite phase lourde vers la périphérie du rotor.
5. Device for implementing the method according to claim 1, comprising:
- a rotor (17) through which the mixture can pass,
means (54) for creating a pressure drop across this rotor (17), the latter being arranged so that the mixture passes through it following helical veins under the effect of this pressure drop, and
- means for driving the rotor (17) in rotation about an axis,
characterized in that the rotor comprises:
- solid walls (64, 66) limiting said helical veins,
- trap elements (72) for collecting said heavy phase, and
- guide elements for guiding said heavy phase towards the periphery of the rotor.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rotor comporte un ensemble de disques jointifs (36) de forme générale circulaire dont l'axe est confondu avec celui du rotor (17) et ayant chacun une face amont (37) et une face aval (39), chaque disque (36) comportant au moins un canal (62) de circulation du mélange limité par des parois solides (64, 66) et débouchant sur la face amont (37) par un ajourage d'entrée (63) et sur la face aval (39) par un ajourage de sortie (65).6. Device according to claim 5, characterized in that the rotor comprises a set of contiguous discs (36) of generally circular shape whose axis is coincident with that of the rotor (17) and each having an upstream face (37) and a downstream face (39), each disc (36) comprising at least one channel (62) for circulation of the mixture limited by solid walls (64, 66) and opening onto the upstream face (37) by an inlet perforation ( 63) and on the downstream face (39) by an outlet perforation (65). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ajourage de sortie (65) d'un canal ménagé dans un disque donné se trouve immédiatement en face de l'ajourage d'entrée (63) d'un canal ménagé dans le disque suivant, lesdits ajourages (63, 65) ayant la même forme.7. Device according to claim 6, characterized in that the outlet perforation (65) of a channel formed in a given disc is located immediately opposite the inlet perforation (63) of a channel formed in the following disc, said openings (63, 65) having the same shape. 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, ledit canal (62) étant de forme hélicoïdale par rapport à l'axe du rotor (17) et étant limité par une paroi inférieure (64), une paroi supérieure (66) et deux parois latérales (68, 70), ces dernières étant concentriques à l'axe du rotor, la paroi inférieure (64) et/ou la paroi supérieure (66) comporte(nt) des éléments proéminents (72) ayant des arêtes disposées radialement par rapport au disque (36).8. Device according to claim 6, characterized in that, said channel (62) being of helical shape with respect to the axis of the rotor (17) and being limited by a lower wall (64), an upper wall (66) and two side walls (68, 70), the latter being concentric with the axis of the rotor, the lower wall (64) and / or the upper wall (66) comprises (s) protruding elements (72) having edges arranged radially with respect to the disc (36). 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que, ledit canal (62) étant de forme hélicoïdale et étant limité par une paroi inférieure (64), une paroi supérieure (66) et deux parois latérales (68, 70), la paroi inférieure (64) et/ou la paroi supérieure (66) présente(nt) au moins un élément proéminent (80) disposé suivant une portion d'hélice par rapport à l'axe du rotor (17).9. Device according to claim 6, characterized in that, said channel (62) being helical in shape and being bounded by a lower wall (64), an upper wall (66) and two side walls (68, 70), the lower wall (64) and / or the wall upper (66) has (s) at least one prominent element (80) disposed along a portion of a helix relative to the axis of the rotor (17). 10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les faces amont (37) et aval (39) de chaque disque (36) sont planes et perpendiculaires à l'axe du rotor.10. Device according to claim 6, characterized in that the upstream (37) and downstream (39) faces of each disc (36) are plane and perpendicular to the axis of the rotor. 11. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les faces amont (37) et aval (36) de chaque disque présentent une partie en forme de tronc de cône de même angle au sommet et divergeant vers l'amont par rapport au sens d'écoulement du mélange à travers le rotor (17).11. Device according to claim 6, characterized in that the upstream (37) and downstream (36) faces of each disc have a part in the form of a truncated cone of the same angle at the top and diverging upstream relative to the direction flow of the mixture through the rotor (17). 12. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque disque a la forme d'un boîtier circulaire creux comportant :
- un ajourage d'entrée (63) sur sa face amont,
- un ajourage de sortie (65) sur sa face aval,
- des moyens de guidage (96) contraignant le mélange à effectuer au moins un tour complet à l'intérieur du disque entre ces deux ajourages (63, 65),
- un ensemble d'éléments (94) en forme de troncs de cône situés à l'intérieur du boîtier, et
- une fente périphérique (92) pour l'éjection de la phase lourde.
12. Device according to claim 6, characterized in that each disc has the shape of a hollow circular case comprising:
- an inlet opening (63) on its upstream face,
- an outlet opening (65) on its downstream face,
- guide means (96) forcing the mixture to perform at least one complete revolution inside the disc between these two openings (63, 65),
- a set of elements (94) in the form of truncated cones located inside the housing, and
- A peripheral slot (92) for the ejection of the heavy phase.
13. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en qu'il comporte, en amont du rotor (17), un distributeur rotatif (19) comprenant un ensemble d'aubes (23) orientées du centre vers la périphérie et dont la concavité s'ouvre vers l'aval, chaque aube (23) ayant un bord de fuite dont l'inclinaison correspond à la pente desdites veines hélicoïdales par rapport au rotor (17).13. Device according to claim 5, characterized in that it comprises, upstream of the rotor (17), a rotary distributor (19) comprising a set of vanes (23) oriented from the center towards the periphery and whose concavity s' opens downstream, each blade (23) having a trailing edge whose inclination corresponds to the slope of said helical veins relative to the rotor (17). 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les bords de fuite des aubes (23) sont solidaires d'un disque accouplé au rotor et coïncident avec les bords arrière des ajourages de ce disque.14. Device according to claim 13, characterized in that the trailing edges of the blades (23) are integral with a disc coupled to the rotor and coincide with the rear edges of the openings of this disc. 15. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en aval du rotor, un redresseur (21) comprenant un ensemble d'aubes (27) orientées du centre vers la périphérie et dont la concavité s'ouvre vers l'amont, chaque aube ayant un bord d'attaque dont l'inclinaison par rapport au rotor (17) correspond à la pente desdites veines hélicoïdales.15. Device according to claim 5, characterized in that it comprises, downstream of the rotor, a rectifier (21) comprising a set of vanes (27) oriented from the center towards the periphery and whose concavity opens towards the 'upstream, each blade having a leading edge whose inclination relative to the rotor (17) corresponds to the slope of said helical veins. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les bords d'attaque des aubes (27) coïncident avec les bords avant des ajourages de sortie du dernier disque aval du rotor (17) .16. Device according to claim 15, characterized in that the leading edges of the blades (27) coincide with the front edges of the outlet openings of the last downstream disc of the rotor (17). 17. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rotor (17) est placé à l'intérieur d'une enceinte (50) ayant une surface interne (51) divergeant vers l'amont.17. Device according to claim 4, characterized in that the rotor (17) is placed inside an enclosure (50) having an internal surface (51) diverging upstream. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que la surface interne (51) de l'enceinte (50) est lisse et de forme générale conique divergeant vers l'amont.18. Device according to claim 17, characterized in that the internal surface (51) of the enclosure (50) is smooth and of generally conical shape diverging upstream. 19. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que, le rotor (17) étant constitué d'un empilement de disques, la surface interne (51) de l'enceinte (50) présente un ensemble de parties circulaires (53) dont chacune est en regard du bord latéral d'un disque du rotor et dont le diamètre croît de l'aval vers l'amont.19. Device according to claim 17, characterized in that, the rotor (17) consisting of a stack of discs, the internal surface (51) of the enclosure (50) has a set of circular parts (53) of which each is facing the lateral edge of a rotor disc and whose diameter increases from downstream to upstream. 20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que la distance entre le bord latéral d'un disque (36) et la face interne (51) de l'enceinte (50) est constante.20. Device according to claim 19, characterized in that the distance between the lateral edge of a disc (36) and the internal face (51) of the enclosure (50) is constant. 21. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que la distance entre le bord latéral d'un disque (36) et la surface interne (51) de l'enceinte (50) croît de l'aval vers l'amont.21. Device according to claim 19, characterized in that the distance between the lateral edge of a disc (36) and the internal surface (51) of the enclosure (50) increases from downstream to upstream.
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