EP0359682B1 - Dispositif pour la séparation sélective de particules dans un liquide, notamment pour l'épuration de suspensions fibreuses papetières - Google Patents

Dispositif pour la séparation sélective de particules dans un liquide, notamment pour l'épuration de suspensions fibreuses papetières Download PDF

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EP0359682B1
EP0359682B1 EP89420338A EP89420338A EP0359682B1 EP 0359682 B1 EP0359682 B1 EP 0359682B1 EP 89420338 A EP89420338 A EP 89420338A EP 89420338 A EP89420338 A EP 89420338A EP 0359682 B1 EP0359682 B1 EP 0359682B1
Authority
EP
European Patent Office
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chamber
suspension
rotation
central body
revolution
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP89420338A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0359682A1 (fr
Inventor
Alain Serres
François Julien Saint Amand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CENTRE TECHNIQUE DE L'INDUSTRIE DES PAPIERS CARTONS ET CELLULOSE
Kadant Lamort SAS
Original Assignee
CENTRE TECHNIQUE DE L'INDUSTRIE DES PAPIERS CARTONS ET CELLULOSE
E&M Lamort Fils SA
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Filing date
Publication date
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Priority to AT89420338T priority Critical patent/ATE78533T1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B11/00—Feeding, charging, or discharging bowls
    • B04B11/02—Continuous feeding or discharging; Control arrangements therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/18—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force
    • D21D5/22—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force in apparatus with a vertical axis

Definitions

  • the invention relates to a device for the selective separation of particles in a liquid, in particular in a suspension.
  • the invention is particularly suitable for the paper industry, in particular for the purification of particulate suspensions, such as for example fibrous suspensions.
  • the invention may however find other applications in classification or fractionation techniques by centrifugation, in the recovery of immiscible liquids of different densities, etc.
  • This device gives excellent results in terms of efficiency, rejection rate and energy consumption, in particular for productions of less than about three hundred cubic meters per hour in diluted paste (concentration of the order from 1 %).
  • concentration of the order from 1 %) concentration of the order from 1 %.
  • Document US-A-2,748,668 describes an apparatus intended for purifying paper pulp comprising a fixed external enclosure, in which a rotary central body with fins is disposed. This device is mainly intended to purify heavy contaminants. In this way, the dough is collected in the center with the light fraction. The general divergent shape of the central body prevents the exit of the light components which then accumulate at the entry because of their tendency to migrate radially towards the axis.
  • the present invention overcomes these drawbacks.
  • the invention also relates to an improved device of the type in question as claimed in claim 1, making it possible to purify high quantities of pasta of the order of five hundred cubic meters per hour (500 m3 / h) and more .
  • the invention consists in providing in the device described in document EP-B-0037 347 of the Applicant, a single rigid central body of generally tapered and convergent shape inside the enclosure, which occupies degressive part of the interval between the supply and exit means, associated with a scooping means arranged in the vicinity of its smallest section and intended to extract the light fraction from the suspension.
  • the scoop system arranged in the central body of revolution of the device converts the residual energy of the vortex (dynamic and static pressure) into static pressure. This avoids back pressure on the outlet side and therefore allows the inlet pressure to be reduced by the same amount, thus resulting in appreciable energy savings.
  • This central body generally comprises scraping or scooping elements of the heavy particles decanted against the internal wall of the rotor, in order to bring them close to the axis and to extract them from the device (see for example FR-A- 1,450,895 (US correspondent US-A-3,467,304); US-A-4,332,350 or GB-A-1,366,170).
  • the central body is necessarily of a different shape from the internal wall of the enclosure, in particular at the level of the scooping devices, so as to bring it back to the vicinity of the central body and to extract from the axis no longer the heavy particles, but the light fraction of the suspension.
  • the invention consists, for this new application and in order to achieve the objective of extracting the light fraction, to define a particular and specific shape of central body with respect to the internal wall of the enclosure, namely converging and positioning the scooping point on this central body at the point of smallest section.
  • the apparatus is in this case particularly suitable for the field of fine purification in diluted paste, because the presence of the central body makes it possible to better channel the flow, in particular at the outlet of the injection channels of the inlet head.
  • the parasitic recirculation flows, as well as the radial variations in the angular speed of the dough, are reduced, which makes the flow more uniform, with in particular a more homogeneous state of agitation.
  • the central body is driven in rotation separately from the rotary body of the device, but jointly with the inlet and / or outlet heads of the suspension, the device is then perfectly suited for purifying suspensions more concentrated.
  • the improvement of the control of the flow in the external peripheral zone is ensured not only by the presence of the central body, but also by the choice of its differential speed of rotation, which makes it possible to re-train the dough in rotation, in order to keep the suspension at the optimum degree of agitation.
  • the differential in speed of rotation of the central body is chosen in accordance with the difference in speed of the suspension relative to the wall at the level of the injection zone, according to the characteristics of the supply head.
  • the enclosure, the supply means, the mobile deflection means, the output means, the rotation drive means are produced in a known manner, in particular according to the teachings of document EP-B-0037 347 referred to in the preamble , for example stainless steel.
  • the internal wall of the enclosure is cylindrical.
  • Figure 1 shows schematically in longitudinal section an apparatus in which the characteristic central body is integral with the enclosure of the apparatus.
  • Figure 2 shows schematically in longitudinal section an apparatus where the central body is adapted to be driven in rotation separately from the enclosure of the apparatus.
  • Figure 3 shows schematically in longitudinal section a preferred embodiment of the invention, while Figure 4 illustrates in cross section a detail of Figure 3 (scooping) along the axis IV-IV '.
  • the central body (11) and the inlet (6) and outlet (7) means constitute an integral assembly driven in rotation separately from the enclosure.
  • the fixed means (5) and (8) are respectively connected to the mobile means (6) and (10) by tight connections (20-24) and (22-23), and the central body has a form of diabolo.
  • This diabolo (11) is also equipped at the periphery with fins (14,15) for driving the suspension to be purified, arranged along generators and equidistant from each other.
  • Bearings (16,17) associated with conventional seals (23,24) allow the central diabolo (11) to rotate around the longitudinal axis (2) at an appropriate speed.
  • the scoop (12) formed in the central body forms a movable means for leaving the light fraction and is extended downstream by a discharge duct (13) disposed along the axis (2).
  • a scoop (18) formed in the outlet head (19) allows the heaviest fraction to be extracted in the peripheral zone (7) by forming the movable means for leaving this heavy fraction.
  • This scoop (18) is extended downstream by an outlet duct (25) arranged along the longitudinal axis (2).
  • Movable means (26) for supplying an auxiliary dilution fluid are provided along the outlet head (19) secured to the central diabolo (11) and are connected, by means of sealed connections (21-22), to fixed means (27) for supplying the auxiliary dilution fluid. It is important that the characteristic scoop (12) is placed in the vicinity of the weakest section of the converging central body (11) and preferably on this point, to properly recover the entire light fraction.
  • washing water minimizes, in the case of paper pulps, the fiber losses which tend to concentrate towards the wall, with heavy contaminants.
  • the continuous evacuation assembly (18,25) of heavy rejects is associated with devices (26,27) for continuous injection of washing water which put take advantage of the space (26) located between the outlet head (19) linked to the central body (11) in diabolo and the outlet flange of the enclosure (1) of the device.
  • the same devices (18,25) can be used alternately for the discontinuous injection of washing water from the heavy fraction and for the discontinuous extraction of the heavy contaminants, the extraction phase being advantageously very short. relative to the washing phase, in order to minimize the heavy refusal losses.
  • the cylindrical enclosure (1) has an internal diameter of 0.75 m for a length of 2.5 m.
  • the inlet cylindrical portion (32) has a diameter of 0.62 m for a length of 0.2 m.
  • the first frustoconical inlet portion (30) has a length of 1.7 m for a diameter which gradually decreases from 0.6 to 0.36 m.
  • the cylindrical scooping section (33) has a length of 0.2 m for a diameter of 0.36 m.
  • the third frustoconical outlet portion (45) has a length of 0.4 m with a diameter which increases from 0.45 to 0.55 m.
  • the orifices (35,36) have a diameter of 0.05 m and the axial duct (47) a diameter of 0.05 m.
  • Such a purifying device can treat flow rates of the order of five hundred cubic meters per hour (500 m3 / h) and more.
  • the fiber concentration of which is of the order of 0 to 3%, preferably of the order of 1.5%
  • the effectiveness of this purifier is between 90 and 99%, with a fiber loss rate of less than 0.5%.
  • the energy consumption is considerably reduced compared to that of an installation comprising two usual purifiers in parallel (21 kw against 2 x 17 kw), a saving to which must be added a saving of pumping energy of 12 kw, for a total of 21 kw against 46 kw for a nominal flow of 450 m3 / hour.
  • This considerable reduction is due to the increase in capacity of the device and the fact that it is no longer necessary to provide back pressure at the outlet of the device.
  • this device can be successfully used for the treatment and purification of various suspensions, such as for example suspensions of various paper pulps, waste water or polluted water, water-petroleum suspensions, etc.

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  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
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  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

  • L'invention concerne un dispositif pour la séparation sélective de particules dans un liquide, notamment dans une suspension. L'invention est particulièrement adaptée à l'industrie papetière, notamment à l'épuration de suspensions particulaires, telles que par exemple les suspensions fibreuses. L'invention peut trouver toutefois d'autres applications dans les techniques de classement ou de fractionnement par centrifugation, dans la récupération de liquides non miscibles de densités différentes, etc.
  • Il existe actuellement dans l'industrie papetière un grand nombre d'appareils destinés à l'épuration ou au classement de suspensions fibreuses.
  • Dans le document EP-B-0037 347 du Demandeur (correspondant US-A-4,443,331), on a proposé un dispositif à vortex libre, dans lequel la suspension à épurer est amenée dans une enceinte de révolution tournant autour de son axe, du type comportant :
    • des moyens fixes d'amenée de la suspension, disposés selon l'axe longitudinal de ladite enceinte de révolution, prolongés par des moyens mobiles de déviation du courant de suspension vers la périphérie de l'enceinte ;
    • des moyens pour entraîner ladite enceinte en rotation autour de son axe longitudinal ;
    • des moyens fixes de sortie de la suspension épurée et des différentes fractions séparées, disposés selon l'axe longitudinal de ladite enceinte précédés par des moyens mobiles de déviation et dans lesquels le moyen de sortie des composants les plus légers est disposé sur l'axe longitudinal de rotation (2) du même côté que les moyens d'amenée,
      qui se caractérise :
    • en ce que les moyens mobiles de déviation précédant les moyens fixes de sortie captent la plus grande partie du débit de la suspension au niveau de la périphérie de l'enceinte, puis la dévient vers l'axe longitudinal de rotation, de manière à récupérer la majeure partie de l'énergie cinétique de rotation ;
    • et en ce que les moyens principaux de sortie sont situés à l'extrémité opposée de celle de l'enceinte comportant les moyens d'amenée, et sont disposés à la périphérie de cette enceinte, de manière à disposer d'une importante zone centrale de centrifugation.
  • Ce dispositif donne d'excellents résultats sur les plans de l'efficacité, du taux de refus et de la consommation d'énergie, en particulier pour des productions inférieures à environ trois cents mètres cubes par heure en pâte diluée (concentration de l'ordre de 1 %). Pour traiter efficacement des productions plus élevées, c'est-à-dire des débits supérieurs à 300 mètres cubes par heure en pâte diluée, il devient nécessaire d'augmenter le volume de l'appareil, et donc son diamètre. Il se produit alors sur ces gros appareils à forte capacité d'épuration divers inconvénients selon leurs conditions d'utilisation.
  • Ainsi, si l'on travaille en pâte diluée, on assiste tout d'abord à une augmentation des pertes de charge au niveau des paliers et des têtes d'entrée-sortie, ainsi que dans la zone périphérique d'épuration, et ce du fait de la nécessité de maintenir une agitation suffisante avec un débit élevé. Par ailleurs, toujours en pâte diluée, il devient nécessaire, du fait du diamètre plus élevé, d'augmenter la contrepression en sortie, pour extraire les refus captés dans l'axe de la zone centrale du vortex, où bien de les capter en périphérie de cette zone : il se forme alors le long de l'axe de l'appareil un noyau d'air qui, n'ayant pas de géométrie fixe, se déplace à l'intérieur de la suspension, et génère des vibrations dans tout le corps de l'appareil.
  • Si l'on travaille en pâte plus concentrée (jusqu'à environ trois (3) %, les problèmes qui se posent sont différents. Tout d'abord, par l'effet de la force centrifuge, la pâte a tendance à s'accumuler contre les parois, ce qui entraîne également des risques de vibrations dues à des balourds, et de colmatage de l'appareil, par de la pâte très concentrée. Par ailleurs, pour individualiser le mouvement des fibres, il est nécessaire de maintenir un degré d'agitation élevé, et pour cela une forte différence de vitesses d'écoulement périphérique-paroi, d'où des pertes de charge élevées. De plus, le contrôle de l'écoulement en périphérie du vortex, par la géométrie des têtes, et celle du corps de l'appareil essentiellement pour les petits diamètres, est assez délicat et pose des problèmes d'homogénéité d'écoulement qui peuvent être préjudiciables à la qualité de l'épuration et qui conduisent à des risques de dépôts.
  • Dans le document US-A-2 748 668, on a décrit un appareil destiné à épurer de la pâte à papier comportant une enceinte extérieure fixe, dans laquelle est disposé un corps central rotatif à ailettes. Cet appareil est essentiellement destiné à épurer des contaminants lourds. De la sorte, la pâte est récupérée au centre avec la fraction légère. La forme générale divergente du corps centrale empêche la sortie des composants légers qui alors s'accumulent à l'entrée du fait de leur tendance à migrer radialement vers l'axe.
  • La présente invention pallie ces inconvénients.
  • Elle concerne un dispositif perfectionné du type de celui décrit dans le document EP-B-0037 347, dans lequel on améliore le contrôle de l'écoulement dans la zone périphérique d'épuration et on favorise l'évacuation des refus légers dans la zone centrale du vortex, même pour des débits élevés, tout en assurant un fonctionnement stable de l'appareil.
  • L'invention a également pour objet un dispositif perfectionné du type en question tel que revendiqué dans la revendication 1, permettant d'épurer des quantités de pâtes élevées de l'ordre de cinq cent mètres cube par heure (500 m3/h) et plus.
  • En d'autres termes, l'invention consiste à ménager dans le dispositif décrit dans le document EP-B-0037 347 du Demandeur, un corps central rigide unique de forme générale effilée et convergente à l'intérieur de l'enceinte, qui occupe partie dégressive de l'intervalle entre les moyens d'amenée et de sortie, associé à un moyen d'écopage disposé au voisinage de sa plus faible section et destiné à extraire la fraction légère de la suspension.
  • Le système d'écope aménagé dans le corps central de révolution de l'appareil convertit l'énergie résiduelle du vortex (pressions dynamique et statique) en pression statique. Celà évite la contrepression côté sortie et permet donc de diminuer d'autant la pression d'entrée, entraînant ainsi une économie d'énergie appréciable.
  • Avantageusement :
    • l'intervalle entre la paroi interne de l'enceinte et la paroi du corps central croit progressivement de l'entrée vers la sortie ;
    • l'enceinte a une forme générale interne cylindrique et le corps central caractéristique a une forme de diabolo ;
    • le corps central en forme de diabolo comprend trois portions distinctes, respectivement :
      • . une première portion tronconique, effilée vers la sortie ;
      • . une seconde portion cylindrique reliée à la première portion, comportant en périphérie des orifices associés aux moyens d'écopage ;
      • . une troisième portion également tronconique, mais de conicité inverse à la première portion, reliée à la seconde portion cylindrique et comportant un conduit axial associé aux moyens d'écopage, destiné à extraire lafraction légère ;
    • les moyens d'écopage sont constitués par des ailettes radiales associées aux orifices périphériques de la seconde portion cylindrique ;
    • les extrémités d'entrée et de sortie du corps central sont solidaires de l'enceinte de révolution, et sont entraînées en rotation par un moteur unique à la même vitesse que la vitesse de rotation de ladite enceinte ;
    • le corps central est entraîné en rotation à une vitesse différente de celle de l'enceinte, mais est solidaire des têtes d'entrée et/ou de sortie de l'enceinte ; dans ce cas, avantageusement le corps central présente en périphérie des ailettes disposées le long d'une génératrice.
  • Dans le domaine des centrifugeuses, ou des décanteurs centrifuges, il est connu depuis longtemps de disposer à l'intérieur du rotor un corps central sensiblement de révolution et de forme semblable à la forme générale interne du rotor. Cette forme délimite un espace d'écoulement d'épaisseur sensiblement constante afin d'éviter toute agitation défavorable à la décantation de la suspension. Ce corps central comporte généralement des éléments de raclage ou d'écopage des particules lourdes décantées contre la paroi interne du rotor, afin de les ramener au voisinage de l'axe et de les extraire de l'appareil (voir par exemple FR-A-1 450 895 (correspondant américain US-A-3 467 304) ; US-A-4 332 350 ou GB-A-1 366 170). En revanche, dans le dispositif de l'invention, le corps central est nécessairement de forme différente de la paroi interne de l'enceinte, notamment au niveau des dispositifs d'écopage, de manière à ramener au voisinage du corps central et à extraire dans l'axe non plus les particules lourdes, mais la fraction légère de la suspension.
  • Ainsi, pour l'extraction des fractions légères, l'état de la technique dissuadait de faire appel à un corps central.
  • En d'autres termes, l'invention consiste, pour cette nouvelle application et pour atteindre l'objectif d'une extraction de la fraction légère, à définir une forme particulière et spécifique de corps central par rapport à la paroi interne de l'enceinte, à savoir convergente et à positionner le point d'écopage sur ce corps central au point de plus faible section.
  • Si le corps central est solidaire de l'enceinte rotative de l'appareil, l'appareil est dans ce cas particulièrement adapté au domaine de l'épuration fine en pâte diluée, car la présence du corps central permet de mieux canaliser l'écoulement, notamment en sortie des canaux d'injection de la tête d'entrée. En effet, les écoulements parasites de recirculation, ainsi que les variations radiales de vitesse angulaire de la pâte, sont réduits, ce qui rend l'écoulement plus uniforme, avec en particulier un état d'agitation plus homogène.
  • En revanche, si le corps central est entraîné en rotation séparément du corps rotatif de l'appareil, mais solidairement des têtes d'entrée et/ou de sortie de la suspension, l'appareil est alors parfaitement adapté à l'épuration de suspensions plus concentrées. En effet, l'amélioration du contrôle de l'écoulement dans la zone périphérique externe est assurée non seulement par la présence du corps central, mais également par le choix de son différentiel de vitesse de rotation, qui permet de réentraîner la pâte en rotation, afin de conserver à la suspension le degré d'agitation optimum. Dans la pratique, le différentiel de vitesse de rotation du corps central est choisi conformément à la différence de vitesse de la suspension relativement à la paroi au niveau de la zone d'injection, selon les caractéristiques de la tête d'amenée.
  • L'enceinte, les moyens d'amenée, les moyens mobiles de déviation, les moyens de sortie, les moyens d'entraînement en rotation sont réalisés de manière connue, notamment selon les enseignements du document EP-B-0037 347 visé dans le préambule, par exemple en acier inoxydable.
  • Le corps central convergent présente les caractéristiques suivantes :
    • une forme cônique convergente à partir des têtes d'amenée et de sortie de la suspension (diabolo) permet une bonne évacuation des refus légers, en favorisant le déplacement des composants légers vers la zone d'extraction qui peut se situer à tous niveaux entre les têtes, et en particulier vers la tête de sortie, lorsque celle-ci comporte le tube axial d'évacuation des refus légers ;
    • le diamètre de l'écope, disposé au point de plus faible section du diabolo, doit être suffisamment grand pour éviter la formation du noyau d'air et pour récupérer la pression résiduelle nécessaire à l'extraction de la fraction légère, mais il doit être également sensiblement inférieur au diamètre interne de l'enceinte, pour éviter l'extraction simultanée de particules lourdes ;
    • le diamètre du corps central au niveau des têtes d'amenée et de sortie doit être assez important, afin de bien contrôler l'écoulement dans la zone périphérique d'épuration, et plus particulièrement au niveau de la tête d'amenée, afin de mieux canaliser les écoulements parasites ; dans le cas où le corps central est entraîné en rotation séparément du corps de l'appareil, ce corps central peut avantageusement être équipé d'éléments de réentraînement de la suspension, tels des ailettes radiales disposées longitudinalement à sa surface, et se rapprochant plus ou moins de la paroi selon le cisaillement, et donc l'état d'agitation souhaité.
  • Pour des raisons techniques et mécaniques, la paroi interne de l'enceinte est cylindrique. On pourrait éventuellement utiliser une forme générale légèrement tronconique, sous réserve que, comme déjà dit, la distance entre les parois de l'enceinte et du corps central, croit régulièrement de l'entrée vers le dispositif d'écopage. Cette disposition légèrement tronconique induit toutefois un surcoût de construction qui n'est pas indispensable.
  • La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples de réalisation à l'appui des figures annexées.
  • La figure 1 schématise sommairement en section longitudinale un appareil dans lequel le corps central caractéristique est solidaire de l'enceinte de l'appareil.
  • La figure 2 schématise en section longitudinale un appareil où le corps central est apte à être entraîné en rotation séparément de l'enceinte de l'appareil.
  • La figure 3 schématise sommairement en section longitudinale un mode de réalisation préféré de l'invention, alors que la figure 4 illustre en section transversale un détail de la figure 3 (écopage) selon l'axe IV-IV′.
  • En se référant à la figure 1, le dispositif d'épuration se compose :
    • d'une enceinte creuse (1) cylindrique intérieurement et extérieurement entraînée en rotation autour de son axe longitudinal (2), par des moyens connus, non représentés (moteur) ;
    • de paliers (3) et (4), associés à des joints d'étanchéité classiques (20-24), permettant à l'enceinte (1) de tourner sur son axe (2) ;
    • d'une tubulure (5) formant moyen fixe d'amenée de la suspension à épurer et débouchant par l'intermédiaire d'un raccord tournant en tête de l'enceinte (1), dans un conduit d'amenée (6) formant moyen mobile de déviation ;
    • en face des moyens d'entrée (5,6) et à l'opposé de l'enceinte (1), des moyens de sortie formés également par deux conduits fixes (9,10) formant des moyens fixes de sortie, reliés, grâce à des raccords tournants, respectivement au conduit (7) le plus près de la périphérie de sortie, pour l'extraction des particules les plus lourdes, et au conduit concentrique (8) de sortie, pour l'extraction de la fraction intermédiaire ;
    • d'un corps central (11) caractéristique rigide de révolution en forme de diabolo aligné sur l'axe longitudinal (2), fixé à l'enceinte (1) par des moyens étanches non représentés ; ce corps central (11) comporte une écope (12), située dans la section la plus faible du diabolo, destinée à recueillir la fraction la plus légère de la suspension le plus près de l'axe de rotation (2) ; de la sorte, la distance D (figure 3) entre la paroi interne cylindrique de l'enceinte (1) et la paroi (51) du diabolo (11,30) croît régulièrement de l'entrée (5,6) vers la sortie (7,8) ;
    • d'un conduit de sortie (13) de la suspension épurée, situé dans le prolongement aval de l'écope (12) et dans l'axe longitudinal (2) de l'enceinte (1), pour éliminer la fraction la plus légère de la suspension collectée par l'écope (12).
  • Il s'agit donc d'un épurateur perfectionné du type décrit dans le document précité EP-B-0037 347, ayant une enceinte (1) cylindrique, dans laquelle on ménage un corps central unique en forme de diabolo (11) avec écope (12) dans la section la plus faible, ce qui permet de favoriser l'évacuation des refus légers, de diminuer les pressions nécessaires au bon fonctionnement de l'épurateur, d'éviter les problèmes de vibrations et d'améliorer l'homogénéité de la suspension.
  • Sur le dispositif de la figure 2, le corps central (11) et les moyens d'entrée (6) et de sortie (7) constituent un ensemble solidaire entrainé en rotation séparément de l'enceinte. Comme à la figure 1, les moyens fixes (5) et (8) sont raccordés respectivement aux moyens mobiles (6) et (10) par des raccordements étanches (20-24) et (22-23), et le corps central présente une forme de diabolo. Ce diabolo (11) est également équipé en périphérie d'ailettes (14,15) d'entraînement de la suspension à épurer, disposées le long de génératrices et équidistantes entre elles. Des paliers (16,17) associés à des joints d'étanchéité classiques (23,24) permettent au diabolo central (11) de tourner autour de l'axe longitudinal (2) à une vitesse appropriée. L'écope (12) ménagée dans le corps central forme moyen mobile de sortie de la fraction légère et est prolongé en aval par un conduit (13) d'évacuation disposé selon l'axe (2). Une écope (18) ménagée dans la tête de sortie (19) permet l'extraction de la fraction la plus lourde dans la zone périphérique (7) en formant le moyen mobile de sortie de cette fraction lourde. Cette écope (18) est prolongée en aval par un conduit de sortie (25) disposé selon l'axe longitudinal (2). Des moyens mobiles (26) d'amenée d'un fluide auxiliaire de dilution sont ménagés le long de la tête de sortie (19) solidaire du diabolo central (11) et sont reliés, grâce à des raccordements étanches (21-22), à des moyens fixes (27) d'amenée du fluide auxiliaire de dilution. Il importe que l'écope caractéristique (12) soit disposée au voisinage de la section la plus faible du corps central convergent (11) et de préférence sur ce point, pour bien récupérer l'intégralité de la fraction légère.
  • L'introduction de l'eau de lavage minimise, dans le cas des pâtes à papier, les pertes en fibres qui tendent à se concentrer vers la paroi, avec les contaminants lourds.
  • Dans la forme d'exécution avantageuse du dispositif de la figure 2, l'ensemble d'évacuation continue (18,25) des refus lourds est associé à des dispositifs (26,27) d'injection continue d'eau de lavage qui mettent à profit l'espace (26) situé entre la tête de sortie (19) liée au corps central (11) en diabolo et le flasque de sortie de l'enceinte (1) de l'appareil. Dans une forme simplifiée, les mêmes dispositifs (18,25) peuvent être utilisés alternativement pour l'injection discontinue d'eau de lavage de la fraction lourde et pour l'extraction discontinue des contaminants lourds, la phase d'extraction étant avantageusement très courte relativement à la phase de lavage, afin de minimiser les pertes aux refus lourds.
  • La figure 3 montre schématiquement en section longitudinale un dispositif particulièrement adapté à l'épuration des suspensions papetières. La paroi interne lavagede l'enceinte (1) est cylindrique. Le corps central convergent (11) caractéristique en forme de diabolo, comprend :
    • une première portion (30) tronconique, effilée vers la sortie (7), occupant plus de la moitié de la distance entre l'entrée (6) et la sortie (7) ; pour des commodités de fabrication et de montage, cette portion tronconique (30) est fixée à sa partie large (31) à la tête d'alimentation (32) de forme cylindrique et comportant les canaux obliques d'injection de la pâte à papier ; ainsi, la distance D entre la paroi interne (50) de l'enceinte (1) et la paroi (51) du corps central (30) croit régulièrement de l'entrée (6) vers la sortie (7) ;
    • une seconde portion cylindrique (33) emmanchée (34) à l'extrémité effilée de la première portion (30), pour définir une zone de moindre section, présentant en périphérie des orifices (35,36,37) et dont la paroi interne (38) (voir figure 4) comporte des ailettes (40,41,42) radiales ; l'ensemble orifices (35-37), ailettes (40-42) forme un ensemble d'écopage analogue à (12) ; de la sorte, comme précédemment (12), l'écopage est effectué au point bas du corps central (30) ;
    • une troisième portion tronconique (45), mais de conicité inverse à (30), solidaire en (46) de la portion cylindrique (33) et qui comporte un conduit axial (47) analogue à (13), associé à l'ensemble d'écopage (35-37, 40-42), destiné à extraire la fraction légère de la suspension.
  • Dans une forme de réalisation pratique, l'enceinte cylindrique (1) a un diamètre interne de 0,75 m pour une longueur de 2,5 m. La portion cylindrique d'entrée (32) a un diamètre de 0,62 m pour une longueur de 0,2 m. La première portion tronconique d'entrée (30) a une longueur de 1,7m pour un diamètre qui décroit progressivement de 0,6 à 0,36 m. La section cylindrique d'écopage (33) a une longueur de 0,2 m pour un diamètre de 0,36 m. La troisième portion tronconique de sortie (45) a une longueur de 0,4 m avec un diamètre qui croit de 0,45 à 0,55 m. Enfin, les orifices (35,36) ont un diamètre de 0,05 m et le conduit axial (47) un diamètre de 0,05 m.
  • Un tel dispositif épurateur, selon figures 3 et 4, peut traiter des débits de l'ordre de cinq cents mètres cube par heure (500 m3/h) et plus. Dans le cas où la suspension traitée est une suspension de pâte à papier, dont la concentration en fibres est de l'ordre de 0 à 3 %, de préférence de l'ordre de 1,5 %, l'efficacité de cet épurateur est compris entre 90 et 99 %, avec un taux de pertes en fibres inférieur à 0,5 %. De plus, la consommation d'énergie est considérablement réduite par rapport à celle d'une installation comportant deux épurateurs habituels en parallèle (21 kw contre 2 x 17 kw), économie à laquelle il faut ajouter une économie d'énergie de pompage de 12 kw, soit un total de 21 kw contre 46 kw pour un débit nominal de 450 m3/heure. Cette réduction considérable est due à l'augmentation de capacité de l'appareil et au fait qu'il n'est plus nécessaire de fournir de contrepression en sortie de l'appareil.
  • Par ailleurs, du fait de la présence du corps central de révolution, notamment en diabolo, qui évite la formation du noyau d'air et du fait de la symétrie générale du dispositif en rotation, on supprime les vibrations néfastes.
  • Le dispositif séparateur de l'invention présente de nombreux avantages par rapport à ceux connus à ce jour, notamment celui décrit dans le document EP-B-0037347 du Demandeur visé dans le préambule. On peut citer :
    • la possibilité d'augmenter le diamètre de l'enceinte, c'est-à-dire son volume, donc la production de matières traitées et, à efficacité équivalente, la productivité spécifique ;
    • pour la même quantité de matière traitée, la possibilité de diminuer l'incidence de l'investissement;
    • la diminution de la consommation d'énergie, par réduction des puissances spécifiques d'entraînement de l'appareil et de pompage, du fait de la diminution de la contrepression ;
    • la réduction notable des vibrations néfastes, ce qui améliore la durée de vie des éléments mécaniques (roulements, garnitures, joints...).
  • De la sorte, ce dispositif peut être utilisé avec succès pour le traitement et l'épuration de suspensions diverses, telles que par exemple des suspensions de pâtes à papier diverses, des eaux résiduaires ou des eaux polluées, des suspensions eau-pétrole, etc.

Claims (8)

1. Dispositif pour la séparation de particules dans un liquide, dans lequel la suspension à épurer est amenée dans une enceinte de révolution (1) tournant autour d'un axe longitudinal (2), du type comportant :
- des moyens fixes (5) d'amenée de la suspension, disposés selon l'axe longitudinal (2) de l'enceinte de révolution (1), prolongés par des moyens mobiles de déviation (6) du courant de suspension vers la périphérie de l'enceinte (1) ;
- des moyens pour entraîner ladite enceinte (1) en rotation autour de son axe longitudinal (2) ;
- des moyens fixes de sortie (9,10) de la suspension épurée et des différentes fractions séparées, disposés selon l'axe longitudinal (2) de ladite enceinte (1), précédés par des moyens mobiles de déviation (7,8) et dans lequel le moyen de sortie (13) des composants les plus légers est disposé sur l'axe longitudinal de rotation (2), soit du côté entrée de la suspension à épurer soit du côté sortie de la suspension épurée ; et dans lequel :
. les moyens mobiles de déviation (7,8), précédant les moyens fixes (9,10) de sortie, captent la plus grande partie du débit de la suspension au niveau de la périphérie de l'enceinte (1), puis la dévient vers l'axe longitudinal de rotation (2), de manière à récupérer la majeure partie de l'énergie cinétique de rotation ;
. les moyens de sortie (7,8,9,10) sont situés à l'extrémité opposée de celle de l'enceinte (1) comportant les moyens d'amenée (5,6), et sont disposés à la périphérie de cette enceinte (1);
. un corps central (11) de révolution est disposé à l'intérieur de l'enceinte, selon l'axe longitudinal de rotation (2) de cette enceinte (1), entre les moyens (5,6) d'amenée de la suspension et les moyens (7-10) de sortie de ladite suspension épurée ;
caractérisée en ce que :
- ledit corps central de révolution (11) a une forme générale qui, depuis les moyens d'entrée (5,6), converge en direction des moyens de sortie (7-10) ;
- et comporte un moyen d'écopage (12, 33-42) disposé au voisinage de la plus faible section dudit corps central de révolution (11), relié à un conduit (13,47) axial de sortie.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle D entre la paroi interne (50) de l'enceinte (1) et la paroi (51) du corps central (11,30) croit progressivement de l'entrée (5,6) vers la zone d'écopage (12,33).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enceinte (1) est cylindrique et en ce que le corps central de révolution (11) a la forme générale d'un diabolo.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps central de révolution (11) en forme de diabolo comprend trois portions distinctes, respectivement :
- une première portion tronconique (30), effilée vers la sortie (7) ;
- une seconde portion cylindrique (33) reliée à la première portion (30), comportant en périphérie des orifices (35-37) associés aux moyens d'écopage (40-42);
- une troisième portion (45) également tronconique, mais de conicité inverse à la première portion (30), reliée à la seconde portion cylindrique (33) et comportant un conduit axial (47) associé aux moyens d'écopage, destiné à extraire la fraction légère.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'écopage sont constitués par des ailettes radiales (40-42) associées aux orifices périphériques (35-37) de la seconde portion cylindrique (33), reliées au conduit (47) axial.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités d'entrée et de sortie du corps central convergent (11) sont solidaires de l'enceinte (1) et sont entraînées en rotation par un moteur unique à la même vitesse que la vitesse de rotation de ladite enceinte (1).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps central convergent (11) est entraîné en rotation à une vitesse différente de celle de l'enceinte (1), mais est solidaire des têtes d'entrée (6) et/ou de sortie (7,8) de l'enceinte (1).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le corps central (11) en forme de diabolo comporte en périphérie des ailettes (14,15) équidistantes disposées le long d'une génératrice.
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