FR2508815A1 - Procede et appareils pour separer par centrifugation des particules solides melangees a un liquide - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE ET DES APPAREILS POUR SEPARER PAR CENTRIFUGATION DES PARTICULES SOLIDES MELANGEES A UN LIQUIDE. UN APPAREIL SELON L'INVENTION COMPORTE DES RECIPIENTS 1 EN FORME DE BOLS CONCAVES QUI SONT EQUIPES CHACUN D'UNE ROUE 5 ET D'UN CONTREPOIDS 4 ET QUI SONT BASCULANTS AUTOUR D'UN AXE HORIZONTAL 2 PORTE PAR DES BRAS RADIAUX 3 MONTES SUR UN ARBRE VERTICAL 6 ENTRAINE PAR UN MOTOREDUCTEUR 12. L'APPAREIL COMPORTE UNE PISTE CIRCULAIRE 16, SUR LAQUELLE ROULE LA ROUE 5. LA COMBINAISON DES FORCES CENTRIFUGES DUES AUX ROTATIONS AUTOUR DE L'AXE Y Y1 ET AUTOUR DE L'AXE X X1 DE CHAQUE RECIPIENT CHASSE LE LIQUIDE HORS DU RECIPIENT. UNE APPLICATION EST LA CONCENTRATION OU LA SEPARATION D'UN MELANGE CONTENANT DES PARTICULES SOLIDES DANS UN LIQUIDE.

Description

Procédé et appareils pour séparer par centrifugation des particules solides mélangées a un liquide.

L'invention a pour objet un procédé et des appareils pour séparer par centrifugation des particules solides mélangées à un liquide.

Le secteur technique de l'invention est celui de la concentration et du traitement des pâtes, boues ou autres suspensions de particules solides dans de l'eau ou dans un liquide.

Il existe de nombreux cas où l'on doit réduire la teneur en eau ou en liquide d'un mélange de particules solides et d'un liquide afin d'obtenir un produit plus concentré.

Comme exemple d'application, on citera la concentration des jus et solutions contenant des matières végétales, minérales ou animalesen suspension, par exemple des jus chargés de pulpe de fruits, des solutions contenant des particules de minerais métalliques en suspension, des liquides contenant du plancton, des boues ou pâtes telles que des boues de décantation etc....

Pour concentrer ces solutions, c'est-à-dire pour augmenter la teneur en solide, on élimine généralement le liquide par évaporation, ce qui entraîne une dépense d'énergie importante. On peut également utiliser des procédés par filtrage, mais ceux-ci entraînent des colmatages et des dépenses de fonctionnement et d'entretien élevées.

L'objectif de la présente invention est de procurer de nouveaux moyens de séparation physiques, reposant sur la combinaison de deux forces centrifuges et sur les différences entre les coefficients de frottement d'un liquide et de particules solides contre une paroi.

Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen d'un procédé de séparation comportant les etapes suivantes
- on place un mélange de particules solides et de liquide dans un récipient ouvert, concave et de révolution autour d'un axe;
- on entraîne ledit récipient en rotation autour dudit axe.à une vitesse angulaire Wx;
- on entraîne simultanément, ledit récipient en rotation autour d'un deuxième axe perpendiculaire audit axe de révolution avec une vitesse angulaire xy;;
- et on ajuste le rapport entre les vitesses angulaires de telle sorte que la force centrifuge résultant de la combinaison des deux forces centrifuges qui s'exerce sur les particules du mélange soit contenue en tous points dans le cône de frottement des particules solides sur la paroi du récipient, de telle sorte que le liquide est éjecté hors du récipient et que les particules solides sont maintenues dans le récipient par les forces de frottement.

Selon un procédé préférentiel
- on place le mélange de particules solides et de liquide dans des récipients ayant la forme d'une portion d'ellipsoïde de révolution;
- on entraîne chacun des récipients en rotation autour de son axe de révolution avec une vitesse angulaire constante ux;
- on entraîne simultanément tous les récipients en rotation autour d'un même axe perpendiculaire auxdits axes de révolution avec une vitesse constante wy;
- et on choisit un rapport entre lesdites vitesses angu laires y légèrement supérieur au rapport b entre ledit axe
-ux a et le grand axe de l'ellipse.

Avantageusement, un procédé selon l'invention, comporte les étapes suivantes
- on place un mélange de particules solides et de liquide dans des récipients concaves, de révolution autour d'un axe x xl, qui sont équipés d'une roue de rayon Rx, centrée sur ledit axe de révolution;
- on entraîne ledit arbre vertical en rotation avec une vitesse a > y, de sorte que chacun desdits récipients bascule autour dudit axe horizontal, son ouverture étant dirigée vers ledit arbre vertical et que le mélange est maintenu dans le fond des récipients par la force centrifuge;;
- on amène lesdites roues au contact d'une piste circulaire de rayon Ry centrée sur l'axe dudit arbre vertical, de sorte que lesdites roues roulent sur cette piste et que chacun des récipients est entraîné en rotation autour de son axe de révolution, avec une vitesse angulaire ux = uy.

Ry
- et oa calcule le rapport des rayons RY que l'on peut, de gus, ajuster expErì3entaleBeat pour que le rapport entre les vitesses angulaires et entre les forces centrifuges qu'elles engendrent soit tel que le liquide soit châssé hors des récipients et que les particules solides soient retenues dans celui-ci par les forces de frottement.

Un appareil selon l'inventioncomporte
- un arbre central,à axe vertical, qui est entraîné en rotation autour de son axe par un groupe motoréducteur avec une vitesse angulaire uniforme xy;
- des bras radiaux portés par ledit arbre;
- des récipients concaves, en forme de bols évasés, qui sont de revolution autour d'un axe et qui sont articulés autour d'axes horizontaux portés par lesdits bras radiaux, lesquels récipients sont équipes chacun d'au moins une roue et d'un contrepoids avec lesquels ils forment un ensemble dont le centre de gravité est situé au-dessous dudit arbre horizontal;
- au moins une piste circulaire centrée sur ledit axe vertical, sur laquelle vient rouler ladite roue;
- et des moyens pour introduire un mélange de particules solides et d'un liquide dans lesdits récipients.

L'invention a pour résultat la séparation par centrifugation de particules solides contenues dans un mélange liquide ou pâteux. Cette séparation peut conduire à récupérer séparément le liquide débarrassé de particules et les particules solides. Elle permet également de concentrer une suspension en évacuant une grande partie du liquide et en obtenant un concentré de particules solides presque sec.

Des essais ont été réalisés sur un prototype pour concertrer une pulpe contenant des particules de minerai, ayant une granulométrie comprise entre 80 p et 1 mm, mélangées à de l'eau. Ces essais ont montré que l'on obtenait un concentré presque sec, en un temps très bref, de l'ordre de la minute, avec des vitesses de rotation de l'arbre vertical de l'ordre de 1000 tours minute.

Un appareil selon l'invention de centrifugation en continu, permet non seulement de concentrer un mélange mais de faire subir à des particules plusieurs traitements successifs en phase liquide en injectant successivement les différents liquides, par les buses d'injection, sur les particules solides placées dans les récipients et en éliminant chaque liquide avant d'injecter le suivant. On peut ainsi effectuer successivement un égouttage, puis un ou plusieurs traitements en phase liquide,acide ou basique,suivis chaque fois d'un lavage et d'un égouttage puis d'un séchage final plus poussé.

Les essais réalisés ont montré que l'on pouvait obtenir une très bonne séparation entre l'eau et les particules qui restent dans le récipient avec des pertes de solide très réduites, inférieures à I %. Cette séparation est obtenue avec une consommation d'énergie beaucoup plus faible que dans les procédés de séchage par évaporation. De plus, elle n'exige aucun échauffement et peut donc être appliquée à la séparation de mélanges qui ne peuvent pas être chauffés.

La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation d'appareils selon l'invention.

La figure I est une figure géométrique.

La figure 2 est une coupe verticale d'un premier appareil selon l'invention.

La figure 3 est une coupe verticale partielle d'un deuxième appareil selon l'invention.

La figure 4 est une coupe horizontale selon IV-IV de la figure 3.

La figure I représente deux axes orthogonaux ox et oy et une particule solide m qui est placée contre une paroi C qui est de révolution autour de l'axe ox et qui est entraînée en rotation à la fois autour de l'axe ox avec une vitesse angulaire ux et autour de l'axe oy avec une vitesse angulaire xy.

On cherche quel doit être le profil de la paroi C pour que la particule m soit en équilibre, dans le cas où cette particule a un coefficient de frottement nul. Pour que l'équilibre soit réalisé tout le long de la paroi C, il faut que la force F qui s'exerce sur la particule, indépendamment du poids de celle-ci qui est négligeable, soit constamment perpendiculaire à la tangente à la paroi en tout point de la courbe C de coordonnées x et y.

La force F est la résultante d'une force centrifuge Fx parallèle à l'axe ox, qui est due à la vitesse uy et qui est 2 égale à xy.x, et d'une force centrifuge Fy, parallèle à l'axe
2 oy et égale à wx.y.

La force F est perpendiculaire au vecteur tangent au point courant m, de compesantes dy et dx, si Fp = - dx, ce qui donne l'équation différentielle - dy = w2y x
dx w x y
La solution de cette équation différentielle fournit l'équation de la courbe C qui est y2+x2.k = C te avec k = w2Y
u2x k étant une constante dans le cas où les vitesses angulaires ux et wy sont constantes.

Si la courbe C recoupe l'axe ox en un point situé à une distance R du point 0, on a C = R2.k, d'où finalement l'équa- tion (1) y2 + kx2 - kR2 = 0 qui est celle d'une ellipse d'axes
Ox et Oy.

Si un mélange d'eau ou de tout autre liquide et de particules solides est placé à l'intérieur d'un récipient creux qui a la forme d'un ellipsoïde de révolution autour de l'axe Ox, défini par l'équation (1) et qui est entraîné en rotation simultanément autour des axes orthogonaux Ox et Oy avec des vitesses angulaires constantes wx et wy répondant à l'équation (1), la force
F est perpendiculaire à la paroi et les particules solides et l'eau sont maintenus plaqués contre la paroi du récipient.

Si par contre le récipient est une partie d'ellipsoïde de révolution autour de l'axe Ox présentant une ouverture située dans un plan PP' perpendiculaire à l'axe Ox et si l'on fait
#y varier le rapport entre les vitesses WY ou le rayon R, de telle sorte que la force F ne soit plus perpendiculaire à la paroi C, tout en restant à l'intérieur du cône - de frottement C1 des particules solides, c'est-à-dire du cône centré sur la perpendiculaire, à la paroi N ayant un angle au sommet f égal à l'angle de frottement des particules solides, le liquide va glisser le long de la paroi C pour être ejecté hors du récipient à travers l'ouverture tandis que les particules solides seront retenues par les forces de frottement.

Dans le cas représenté sur la figure 1, si l'on réduit la vitesse wy au-dessous de la valeur wx.'iQ, l'eau tendra à être chassée vers l'ouverture du récipient tandis que les particules solides resteront plaquées contre la paroi de ce dernier.

Dans une deuxième phase si l'on continue à diminuer wy les forces s'exerçant sur les particules solides sortiront du cône de frottement et ces particules solides pourront également être projetées hors du récipient pour être récupérées.

La figure 1 a permis d'expliquer le fondement théorique des procédés et appareils selon l'invention.

Cette figure a permis de calculer la forme théorique idéale du récipient C utilisé dans ces appareils, qui est une partie d'un ellipsoïde de révolution.

Bien entendu, dans la pratique, les récipients utilisés pourront s'écarter légèrement de cette forme théorique et prendre des formes concaves intermédiaires entre une ellipsoïde et une sphère, la sphère étant un cas particulier qui correspond à celui ou les vitesses ux et uy seraient égales comme le montre l'equa- tion 1.

La figure 2 est une coupe verticale d'un premier mode de réalisation d'un appareil selon l'invention.

Cet appareil comporte plusieurs récipients 1 de révolu- tion autour d'un axe x xl, ayant une ouverture la à la partie qui est en position supérieure au repos. La paroi interne de ces récipients a par exemple la forme d'une calotte elliptique de révolution autour de l'axe x xl dont le demi axe parallèle à x xl est égal à R, ou une forme concave approchante.

Les récipients 1 ont la forme générale de bols dont les parois s'évasent vers l'ouverture.

De préférence, la paroi interne du récipient 1 est rugueuse pour augmenter le coefficient de frottement. Par exemple, elle comporte des stries concentriques centrées sur l'axe x xl. Les récipients 1 sont disposés symétriquement autour d'un axe vertical central y yl. Chaque récipient 1 est articulé autour d'un axe horizontal 2 qui est supporté par deux bras radiaux 3 places de part et d'autre de chaque récipient, de sorte que les axes 2 sont disposés dans un plan horizontal suivant les côtés d'un polygone régulier centré sur l'axe y yl.

Chaque récipient 1 est équipé d'un contrepoids 4 dont le centre de gravité est situé au-dessous de l'axe 2, de sorte qu'au repos l'ensemble récipient plus contrepoids a une position d'équilibre dans laquelle le centre de gravité de l'ensemble se trouve au-dessous de l'axe 2 et l'ouverture la est dirigée vers le haut. Chaque récipient 1 est équipé en outre, d'une roue 5. qui est située dans un plan perpendiculaire à l'axe x xl.

Chaque ensemble récipient plus contrepoids plus roue est de révolution autour d'un axe x xi et articulé autour d'un axe 2.

On voit sur la coupe représentée sur la moitié droite de la figure 1, que le récipient 1 et la roue 5 forment un ensemble monté rotatif autour de l'axe x xl par rapport au contrepoids 4 qui est lui-meme articulé autour de l'axe 2.

Les bras radiaux 3 supportant les axes d'articulation 2 sont articulés autour d'un axe horizontal 3a supporté par un pivot vertical 6. Chaque bras 3 est relié à l'extrémité supérieure du pivot 6 par une biellette 7 qui est articulée au pivot autour d'un axe 7a et au bras autour d'un axe 7b.

Les articulations supérieures 7a sont portées par un manchon 8 qui est claveté sur l'extrémité supérieure du pivot 6 et que l'on peut faire coulisser axialement par rapport à celuici,par exemple au moyen d'un boulon 9 qui se visse dans le manchon 8 et qui prend appui sur l'extrémité supérieure du pivot 6. Un contre-écrou 10 permet de bloquer le boulon 9 dans une position déterminée.

Le pivot 6 est monté sur des roulements lia et iib et il est entraîné en rotation autour de l'axe y yl avec une vitesse angulaire constante wy par un groupe motoréducteur 12.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1 l'ensemble du pivot central 6, des bras radiaux 3 et des récipients 1 est enfermé à l'intérieur d'un carter 13 porté par un bâti fixe 14. Le carter 13 supporte des cannes verticales 15, de remplissage des récipients 1. Le nombre de cannes 15- est avantageusement égal à celui des récipients et elles sont réparties symétriquement autour de l'axe y yl, de telle sorte que tous les récipients peuvent etre remplis simultanément d'un mélange liquide ou pâteux de particules solides et d'un liquide que l'on désire séparer ou concentrer en éliminant tout ou partie du liquide.

Avantageusement, les cannes 15 peuvent coulisser verticalement. On a représenté sur la partie gauche de la figure 2 une canne 15 en position basse où elle pénètre à l'intérieur d'un récipient 1 à l'arrêt pour l'alimenter. La partie droite de la figure 2 représente l'appareil en cours de centrifugation et la canne 15 est relevée hors de portée des récipients 1.

Le bâti 14 porte une piste de roulement circulaire 16 de révolution autour de l'axe y y1.

Dans l'exemple selon la figure 1, cette piste a la forme d'une couronne qui a une certaine largeur et qui est légèrement tronconique en montant vers l'axe de l'extérieur vers l'intérieur.

Le bâti 14 porte une goulotte périphérique 17 qui est située au-dessous de la piste de roulement 16 pour recueillir les matériaux qui tombent des récipients 1 pendant la centrifugation. La goulotte 17 comporte une ligne de points bas qui sont connectés par des tubes 18 sur un collecteur d'évacuation 19.

L'appareil représenté sur la figure 2 comporte, en outre, une cuve 20 qui contient le mélange à traiter ou le produit concentré par centrifugation.

L'appareil comporte une bague filetée 28 qui se visse sur un filetage externe 29 du bâti 14. La bague 28 porte un volant de manoeuvre 30. L'ensemble du carter 13, de la goulotte 17 et de la piste 16 est fixé sur un manchon coulissant 31 qui repose sur la bague 28 par l'intermédiaire d'une couronne à billes ou à galets 32. La manoeuvre du volant 30 permet de faire monter ou descendre axialement le manchon 31 le long du bâti 14 et ainsi d'amener la piste 16 au contact des roues 5 ou inversement de l'éloigner.

Le fonctionnement est le suivant.

Au départ, le groupe motoréducteur 12 est arreté. Tous les récipients 1 se trouvent dans la position de remplissage représentée sur la moitié gauche de la figure 2. On les amène sous les cannes de remplissage 15. On descend celles-ci dans les récipients, on distribue dans chaque récipient une dose d'un mélange de particules solides et d'un liquide et on relève les cannes 15.

On met en route le groupe motoréducteur 12 et les récipients se trouvent entraînés en rotation autour de l'axe y yl avec une vitesse qui croît progressivement pour atteindre une vitesse angulaire uniforme uy. Cette vitesse crée sur chaque ensemble récipient 1 plus contrepoids 4, plus roue 5 des forces centrifuges équivalentes à une force appliquée au centre de gravité de l'ensemble qui est situé plus bas que l'axe d'articulation 2. Cette force centrifuge fait basculer progressivement chaque ensemble autour de son axe d'articulation 2 dans le sens où le récipient s'incline -vers l'axe y yl pour venir occuper la position représentée sur la moitié droite de la figure 2.

Les récipients 1 sont soumis uniquement à une force centrifuge horizontale qui maintient le mélange dans le fond du récipient.

On manoeuvre ensuite le volant 30 pour amener les roues 5 au contact de la piste circulaire 16, sur laquelle elles roulent et chaque récipient 1 se trouve alors entraîné en rotation autour de son axe x xl avec une vitesse angulaire wx qui est égale à wy . Ry, Ry etant le rayon du chemin de roulement 16 sur
Rx lequel roule la roue 5 et Rx le rayon de la roue 5.

Les rayons Ry et Rx sont calculés en fonction de la valeur
R du demi axe de l'ellipsoïde pour que l'équation (1) soit satisfaite.

L'équation (1) peut s'écrire
x + y - 1 = 0 avec k = wy = Rx
R kR #x Ry.

Si R est le demi grand axe de l'ellipsoïde confondu avec Rx l'axe de révolution, il faut que le produit R. Ry soit égal au demi petit axe de l'ellipsoïde, c1 est-à-dire que le rapport #y = Rx soit egal au rapport b entre le petit axe et le grand #x Ry a axe de l'ellipse.

Si cette condition est remplie, les particules solides et le liquide sont maintenus plaqués contre les parois des récipients 1.

il suffit que la condition RX = b
et que Rx soit légèrement supérieure à b pour que le liquide
Ry a qui a un coefficient de frottement faible ou nul soit châssés vers l'extérieur du récipient 1 à travers l'ouverture la, tandis que les particules solides sont maintenues dans celui-ci par les forces de frottement.

Les bras articulés 3, les biellettes 7 et le boulon 9 permettent de modifier légèrement l'inclinaison des bras 3 et de faire varier la valeur du rayon Ry de la ligne circulaire le long de laquelle roulent les roues 5, ce qui donne une possibilité
Ry de réglage expérimental afin d'optimiser le rapport Rx
Avantageusement, les roues 5 peuvent comporter un bandage pneumatique afin d' éviter les glissements sur la piste de roulement et de faciliter les remplacements de ce bandage.

La figure 2 représente un mode de réalisation d'un appareil à fonctionnement discontinu dans lequel on charge les récipients puis on centrifuge pour châsser le liquide et enfin on arrête l'appareil pour recueillir le concentré restant dans le fond des récipients avant de recommencer un nouveau cycle.

La figure 3 est une vue en coupe verticale d'un deuxième mode de réalisation d'un appareil à fonctionnement continu avec chargement et déchargement automatique des récipients de centrifugation. La figure 4 est une coupe horizontale partielle selon IV-IV de la figure 3.

La figure 3 représente seulement la partie supérieure de 11 appareil enfermée dans un carter 13. Celui-ci comporte un arbre d'entraînement axial 21, d'axe y yl, qui est entraîné en rotation à vitesse constante y. Le groupe motoréducteur entraînant l'arbre n'a pas été représenté.

L'arbre 21 porte un moyeu 22 sur lequel sont fixés des bras radiaux 23 et des buses 24 d'injection du mélange. Les buses 24 alternent avec les bras radiaux 23. Elles communiquent avec un conduit axial 25 qui reçoit le mélange à traiter. Chaque buse 24 est située dans l'axe x xl d'un récipient 1.

La figure 4 représente un des récipients 1 en coupe axiale. Ce récipient 1 est identique à celui de la figure 2. il a une forme concave qui est par exemple une portion d'ellipsoide de révolution autour de l'axe x xl et il a une ouverture la. Il est équipé de deux roues 5a et 5b. L'ensemble du récipient et des roues 5a et 5b est monté sur des roulements 26a, 26b intercalés entre eux et un corps 4 formant un contrepoids. Le corps 4 est articulé sur deux tourillons 2a, 2b qui sont portés chacun par une pièce 27 fixée à l'extrémité de chaque bras 23. Les deux tourillons 2a, 2b définissent l'axe 2 autour duquel l'ensemble formé par un récipient I, un corps 4 et deux roues 5a, Sb peut pivoter. L'axe 2 est perpendiculaire au plan défini par l'axe y yl et l'axe x xl de chaque récipient.

On voit sur la figure 3 que les deux roues 5a et 5b ont des rayons différents Rxa et Rxb.

Le bâti de l'appareil porte deux pistes de roulement circulaires 16a et 16b qui sont centrées sur l'axe y y1, qui sont situées respectivement au-dessous et au-dessus des bras 23 et qui ont des rayons moyens différents et égaux respectivement à
Rya et Ryb.

Les yon's t Ryb correspondent à la distance des axes 2 à axe y yl dum1nuee de la distance qui sépare le plan de la roue Sa de l'axe 2 pour le rayon Rya et augmentée de la distance qui sépare le plan de la roue 5b de l'axe 2 pour le rayon Ryb.

Selon un mode de réalisation, les pistes circulaires 16a et 16b sont fixes et 11 arbre 21 qui porte les bras 23 peut etre déplacé axialement, de façon à occuper trois positions,une position intermédiaire où les roues 5a, 5b ne sont pas en contact avec les pistes circulaires 16a et 16b, une position basse où la roue
Sb roule sur la piste 16b et une position haute où la roue 5a roule sur la piste 16a.

Dans le mode de réalisation selon les figures 3 et 4, le carter 13 portant les deux pistes 16a, 16b est fixé au bâti 14 - qui comporte un filetage mâle 29, sur lequel vient se visser un manchon fileté 28 équipé d'un volant de manoeuvre 30. De plus, l'appareil comporte un poussoir axial 33 qui peut coulisser à l'intérieur d'un alésage axial du bâti fixe 14, sous lteffet de la poussée d'un épaulement solidaire du manchon 28, sur lequel il appuie par 11 intermédiaire d'une couronne à billes 34 ou d'un anneau de friction. Le poussoir axial 33 est percé du conduit axial 25 qui alimente les buses 24.Les déplacements axiaux du poussoir 33 sont transmis par un roulement à biile 35 à l'arbre 21 et aux bras 23 portant les récipients 1, de façon à amener l'une des roues 5a ou 5b en contact avec l'une des pistes 16a ou 16b. La partie supérieure de l'arbre 21 porte une bague de friction 36 qui peut coulisser axialement en même temps qu'elle peut pivoter dans un coussinet 37. Un joint d'étanchéité 38 est intercalé sur l'extrémité inférieure de l'arbre 21 et le poussoir 33.

En variante, l'arbre 21 peut etre fixe axialement et ce sont les pistes circulaires 16a, 16b qui sont déplaçables axiale- ment.

Comme dans le mode de réalisation de la figure 2, le carter de l'appareil selon la figure 3 comporte une goulotte circulaire 17 ayant une section transversale en forme de Vé, qui est située au-dessous du chemin de roulement 16b pour recueillir les matériaux sortant des récipients. Cette goulotte comporte aux points bas, des canalisations d'avacuation 18.

Les rayons Rxa et Rxb des deux roues 5a et 5b peuvent etre égaux ou différents. S'ils sont différents, avantageusement Rxb
Ex est inférieur à Rxa pour aecroître les variation du rapport
Le fonctionnement de l'appareil selon les figures 3 et 4 est le suivant.

On place le moyeu 22 portant les arbres radiaux 23 en position intermédiaire et on met en route le groupe motoréducteur entraînant l'arbre 21. Sous l'effet de la force centrifuge due à la rotation autour de l'axe y yl, les récipients 1 basculent à l'horizontale pour occuper la position représentée sur la droite de la figure 3, l'ouverture la des récipients étant dirigée vers 1' axe.

On injecte ensuite simultanément dans tous les récipients 1 un mélange liquide ou pâteux de particules solides et d'un liquide au moyen des buses d'injection 24. La force centrifuge aide à la projection du mélange et maintient le mélange dans le fond des récipients.

On rapproche ensuite l'un des chemins de roulement 16a ou 16b des récipients pour que la roue correspondante roule sur celui-ci.

On choisit dans un premier temps le chemin de roulement qui correspond à la vitesse wx la plus faible, c'est-à-dire celui qui correspond au rapport -RRY le plus faible qui est le chemin 16a.

Dans ce cas, la composante des forces centrifuges Fx et Fy qui s'exercent sur les particules est voisine de la perpendiculaire à la paroi du récipient. Le liquide est chassé du récipient et évacué par les canalisations 18. Les particules solides restent dans le récipient.

Dans une deuxième phase, on éloigne les roues 5a du chemin de roulement 16a et on amène les roues 5b au contact du chemin de roulement 16b. Le rapport Ry croît.

Ex
La vitesse de rotation wx croît également et la composante des forces centrifuges Fx et Fy sort du cône de frottement des particules solides contre la paroi des récipients 1. Les particules solides sont expulsées hors des récipients 1 et recueillies dans la goulotte 17.

Bien entendu, les canalisations 18 comportent des vannes d'aiguillage permettant d'envoyer le liquide puis le solide dans des récipients différents.

Un nouveau cycle peut recommencer sans que la centrifugeuse ne s'arrête de tourner.

L'appareil selon les figures 3 et 4 permet, grâce à la possibilité de fonctionnement en continu, d'effectuer plusieurs traitements successifs en phase liquide de particules solides.

On peut par exemple envoyer dans les récipients,par l'intermédiaire des buses 24, un mélange de particules solides et d'un liquide et effectuer d'abord un séchage des particules, puis injecter par les buses 24, divers liquides par exemple de l'eau de lavage ou des solutions de traitement acide ou basique.

Pour chaque nouveau liquide injecté,on supprime d'abord le contact entre les roues 5a, 5b et les pistes circulaires, de sorte que le liquide reste au contact des particules solides pendant le temps nécessaire au traitement puis on rétablit le contact entre la roue 5a et la piste 16a pour châsser le liquide après quoi on peut effectuer un nouveau lavage à l'eau, puis éliminer l'eau de lavage ét recommencer ainsi autant de traitements successifs qu'on le désire.

Claims (10)

REVENDICATIONS I. Procédé pour séparer par centrifugation des particules solides mélangées à un liquide, caractérisé en ce que - on place un mélange de particules solides et de liquide dans un récipient (1) ouvert, concave et de révolution autour d'un axe (x xl); - on entraîne ledit récipient en rotation autour dudit axe (x xl) avec une vitesse angulaire tux - on entraîne, simultanément, ledit récipient en rotation autour d'un deuxième axe (y yl) perpendiculaire audit axe de révolution (x xl) avec une vitesse angulaire uy - et on ajuste le rapport entre les vitesses angulaires xx et uy , de telle sorte que la force centrifuge résultant de la combinaison des deux forces centrifuges qui s'exerce sur les particules du mélange soit contenue en tous points dans le cône de frottement des particules solides sur la paroi du récipient, de telle sorte que le liquide est éjecté hors du récipient et que les particules solides sont maintenues dans le récipient par les forces de frottement.
1. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que:

   - on place ledit mélange de particules solides et de liquide dans des récipients ayant la forme d'une portion d'ellipsoïde, de révolution;

   - on entraîne chacun des récipients (1) en rotation autour de son axe de révolution(x xl) avec une vitesse angulaire constante #x;

   - on entraîne simultanément tous les récipients en rotation autour d'un même axe (y yl) perpendiculaire auxdits axes de révolution (x xl) avec une vitesse constante wy ;

   - et on choisit un rapport entre lesdites vitesses angu laires wy légèrement supérieur au rapport b entre le petit axe

   ux a et le grand axe de l'ellipse.
2. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que:

   - on place ledit mélange dans des récipients concaves (1) de révolution autour d'un axe (x xl), qui sont équipés chacun d'une roue de rayon (Rx) centrée sur ledit axe de révolution et qui sont articulés chacun autour d'un axe horizontal (2) supporté par des bras radiaux portés par un arbre vertical (6);

   - on entraîne ledit arbre vertical en rotation avec une vitesse wy, de sorte que chacun desdits récipients (1) bascule autour dudit axe horizontal (2), son ouverture étant dirigée vers ledit arbre vertical (6) et que le mélange est maintenu dans le fond des récipients par la force centrifuge;;

   - on amène lesdites roues au contact d'une piste circulaire (16) de rayon Ry centrée sur l'axe dudit arbre vertical, de sorte que lesdites roues roulent sur cette piste et que chacun des récipients est entraîné en rotation autour de son axe de révolu tion, avec une vitesse angulaire wx = xY Ry

   Rw' Ry

   - et on calcule le rapport des rayons RY que l'on peut de plus ajuster expérimentalement pour que le rapport entre les vitesses angulaires et entre les forces centrifuges qu'elles engendrent soit tel que le liquide soit châssés hors des récipients et que les particules solides soient retenues dans celui-ci par les forces de frottement.
3. 4. Appareil pour séparer par centrifugation des particules solides mélangées à un liquide, caractérisé en ce qu'il comporte

   - un arbre central (6, 21), à axe vertical (y y1), qui est entraîné en rotation autour de son axe par un groupe motoréducteur (12) avec une vitesse angulaire uniforme oy;

   - des bras radiaux (3) portés par ledit arbre;

   - des récipients (1) concaves, en forme de bols évasés, qui sont de révolution autour d'un axe (x xl) et qui sont articulés autour d'axes horizontaux (2) portés par lesdits bras radiaux, lesquels récipients sont équipés chacun d'au moins une roue (5) et d'un contrepoids (4) avec lesquels ils forment un ensemble dont le centre de gravité est situé au-dessous dudit arbre horizontal (2);

   - au moins une piste circulaire(l6) centrée sur ledit axe vertical (y yl), sur laquelle vient rouler ladite roue;;

   - et des moyens pour introduire un mélange de particules solides et d'un liquide dans lesdits récipients (1).
4. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun desdits récipients (1) et les roues (5, 5a, 5b) qui lui sont associées sont montés articulés autour de leur axe (x xl) commun par rapport à un corps (4) formant un contrepoids qui est lui-meme articulé autour d'un axe (2) perpendiculaire à la fois audit axe commun (x xl) et audit axe vertical (y y1).
5. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite piste circulaire (16) est une couronne ayant une certaine largeur, que lesdits bras radiaux (3) sont articulés autour d'un axe (3a) et sont reliés par des biellettes articulées (7), sur un manchon (8) qui peut être déplacé axialement afin de faire varier l'inclinaison des bras et le rayon (Ry) de la ligne circulaire sur laquelle roulent lesdites roues (5).
6. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des cannes verticales (15) disposées autour dudit axe vertical (y yl) pour déverser dans chacun desdits récipients (I) une dose dudit mélange de particules et de liquide, desquelles cannes coulissent verticalement.
7. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que chaque récipient (1) est équipé de deux roues (5a, 5b) placées de part et d'autre desdits axes horizontaux (2) et ledit appareil comporte deux pistes circulaires (16a, 16b) qui sont centrées sur ledit axe vertical (y yl), qui ont des rayons différents (Rya, Ryb) et qui sont placées l'une au-dessus et l'autre au-dessous desdits bras radiaux (23) portant lesdits récipients (1).
8. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de déplacer axialement l'ensemble desdits bras radiaux (23) et desdits récipients (1) par rapport auxdites pistes circulaires (16a, 16b) pour amener d'abord l'une des deux roues (5a) au contact de la première piste (16a) ayant le plus petit rayon (Rya), ce qui permet d'expulser le liquide hors des récipients et d'amener ensuite la deuxième roue (5b) au contact de la deuxième piste (16b) ayant le plus grand rayon (Ryb) ce qui permet d'extraire le concentré desdits récipients.
9. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte des buses (24) d'injection de mélange, horizontales, situées radialement à la périphérie dudit arbre tournant (21) dans l'axe (x xl) de chacune desdits récipients (1), lesquelles buses (24) communiquent avec un conduit d'alimentation axial (25).

   }1. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 10 > caractérisé en ce qu'il comporte une goulotte circulaire (17) centrée sur ledit axe vertical (y yl) ayant une section transversale en forme de V, qui est disposée au-dessous du trajet circulaire desdits récipients (1) et qui comporte des conduits d'évacuation (18) situés le long de la ligne inférieure de ladite goulotte.
10. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que la surface interne dudit récipient comporte des rugosités, par exemple des stries concentriques centrées sur l'axe de révolution dudit récipient.