FR2546419A1 - Appareillage pour deshydrater de la boue dans la zone de centrifugation d'une centrifugeuse a enveloppe pleine - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREILLAGE POUR LA DESHYDRATATION DE BOUE DANS LA ZONE DE CENTRIFUGATION D'UNE CENTRIFUGEUSE A ENVELOPPE PLEINE. AVEC L'APPAREILLAGE CONFORME A L'INVENTION, ON DOIT D'UNE PART REDUIRE FORTEMENT L'HUMIDITE RESIDUELLE DE LA BOUE DANS LE CAS D'UN COMPACTAGE RELATIVEMENT FAIBLE DE CETTE BOUE ET D'AUTRE PART REDUIRE LA LONGUEUR INUTILE DE CONE SANS DIMINUER LE TEMPS DE SEJOUR DE LA BOUE DANS L'INSTALLATION; CE RESULTAT EST OBTENU EN DISPOSANT DES ELEMENTS AGITATEURS 14, 15 A L'INTERIEUR DU TAMBOUR DE CENTRIFUGATION 12 ET EN DISPOSANT EN AVAL UNE CENTRIFUGEUSE DE CISAILLEMENT, EN TENANT COMPTE DE LA DIRECTION DE PASSAGE DE LA BOUE.

Description

La présente invention concerne un appareillage pour déshydrater de la boue

dans la zone de centrifugation

d'une centrifugeuse à enveloppe pleine.

Lors de la déshydratation de boue, notamment de boues finement dispersées, qui sont obtenues par sédimen- tation à partir d'une suspension dans des centrifugeuses de décantation, on a constaté que l'humidité résiduelle est d'autant plus faible que l'accélération radiale est plus grande, que la différence entre les vitesses de rotation d'un rotor extérieur et d'un rotor intérieur avec vis sans fin d'entraînement est plus faible et que le débit de matières solides est plus grand A partir des trois variables précitées, il est possible de déterminer, en tenant compte de la relation

indiquée ci-dessus, ce qu'on appelle un coefficient de pressa-

ge Alors que dans des plages déterminées du coefficient de pressage l'humidité résiduelle diminue de façon continue, on observe cependant, à partir d'une grandeur déterminée du coefficient de pressage et dans le cas d'une augmentation ultérieure de ce coefficient, une constance de l'humidité résiduelle En d'autres termes, au-dessus d'une limite déterminée du coefficient de pressage, on ne peut plus obtenir

une réduction additionnelle de l'humidité résiduelle.

On peut expliquer physiquement ce phénomène par le fait que, pour cette humidité résiduelle limite, toutes les particules sont en contact solide les unes avec les autres de sorte qu'il s'établit la plus faible densité d'agglomération possible Cette valeur théorique possible de l'humidité résiduelle limite est cependant bien inférieure aux valeurs

qui peuvent être atteintes dans des centrifugeuses de sédimen-

tation réalisées conformément aux techniques industrielles.

Tout au moins on n'est pas arrivé jusqu'à maintenant avec de grosses installations industrielles à atteindre l'humidité

résiduelle limite indiquée ci-dessus.

L'invention a pour but de créer un appareillage de déshydratation de boue dans une zone de centrifugation du type défini ci-dessus, au moyen duquel l'humidité résiduelle de la boue soit fortement réduite également dans le cas d'un pressage relativement faible de la boue et avec une dépense

technique et financière relativement faible.

Pour résoudre ce problème, il est prévu selon l'invention de disposer à l'intérieur d'un tambour à enveloppe pleine tournant et alimenté en boue des éléments agitateurs qui sont agencés comme des organes de vibration ou d'agita-

tion qui exécutent par rapport à la boue un mouvement rela-

tif au moyen duquel, indépendamment d'une action d'entraîne-

ment, une énergie cinématique mécanique est fournie à la boue. D'après l'idée de base de l'invention, un effet de déshydratation est obtenu d'une manière surprenante par le fait que des boues compressibles peuvent être amenées à une humidité résiduelle particulièrement faible en les

soumettant dans une zone de centrifugation à des sollicita-

tions mécaniques qui provoquent des compactages localisés et la formation de joints de cisaillement par lesquels du liquide

peut être évacué radialement vers l'intérieur.

Avantageusement on peut produire dans la boue des sollicitations mécaniques périodiques, par exemple par

des éléments agitateurs qui sont agencés sous forme de vibreurs.

Sur la surface d'un tel vibreur, qui exécute des mouvements vibratoires à l'intérieur de la boue, des sollicitations

mécaniques localisées sont engendrées sous-forme de compac-

tages qui libèrent du liquide pouvant s'écouler radialement vers l'intérieur par l'intermédiaire de canaux appropriés, ces canaux de décharge de liquide étant placés soit le long des éléments agitateurs ou bien pouvant se former également automatiquement. Conformément à un autre mode avantageux de réalisation de l'invention, on peut également prévoir que les éléments agitateurs soient agencés sous forme d'organes de brassage qui sont montés à rotation et qui peuvent être entraînés à une vitesse de rotation différente de celle du tambour A cet effet, il est en outre avantageusement prévu qu'une différence de vitesse de rotation entre le tambour et les organes agitateurs puisse être commandée d'une manière

prédéterminable et puisse être réglée.

Selon un autre mode avantageux de réalisation de l'invention, il est prévu d'agencer les organes agitateurs comme des pales d'agitation ou des tôles déflectrices dont

l'angle d'attaque est réglable.

De bons résultats peuvent également être obtenus en faisant en sorte que, sous l'action des organes agitateurs, la boue puisse alternativement être déplacée suivant un mouvement de va-et-vient dans une direction

périphérique ou dans une direction axiale.

Conformément à une variante particulièrement avantageuse de l'objet de l'invention, il est prévu d'agencer les organes agitateurs de telle sorte que, avec introduction

d'une énergie mécanique et génération de l'action de cisaille-

ment liée à celle-ci, il se produise également un effet

d'entraînement dans une direction prédéterminable.

La déshydratation escomptée de la boue peut également être obtenue en disposant les organes agitateurs

de manière qu'ils puissent exécuter un mouvement de va-et-

vient dans une direction parallèle à l'axe de rotation du tambour En vue d'une adaptation au produit à traiter à chaque lois, on peut prévoir à cet égard que la course, la vitesse et/ou l'angle d'attaque des organes agitateurs agencés sous forme de surfaces d'agitation soient réglables Il rentre également dans le cadre de l'invention, au lieu d'obtenir un mouvement de rotation ou un mouvement de va-et-vient des éléments agitateurs, de concevoir l'appareillage de telle sorte que les organes agitateurs soient agencés et disposés de telle sorte qu'ils exécutent un mouvement louvoyant à

l'intérieur du tambour.

Conformément à l'invention, on peut avantageuse-

ment construire des appareils individuels qui reçoivent la boue épaissie provenant par exemple d'un conduit de décharge d'un épaississeur ou bien d'un décanteur normal et qui effectuent seulement comme dernière opération de traitement une déshydratation particulièrement bonne On peut ainsi disposer avantageusement les organes agitateurs dans un dispositif de déshydratation qui est placé en aval d'une

machine de traitement de boue classique.

Egalement la sollicitation, conforme à l'inven-

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tion, de la boue par une énergie mécanique peut aussi, être effectuée dans un appareil placé en aval d'une centrifugeuse existante ou bien dans une centrifugeuse qui est notamment également reliée à un décanteur Ainsi, conformément à une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu que les organes agitateurs soient disposés dans au

moins un étage de déshydratation à l'intérieur d'une centri-

fugeuse classique, telle qu'une centrifugeuse de décantation.

De préférence l'agencement est conçu à cet égard de telle sorte que les organes agitateurs soient disposés dans la zone

de transition entre un cylindre et un c 8 ne.

Lors de l'application du principe de l'invention à une centrifugeuse de décantation, on peut avantageusement prévoir que les organes agitateurs soient disposés, dans une centrifugeuse de décantation classique, dans la zone de la vis sans fin de manière qu'une action de cisaillement soit

exercée sur la boue en même temps que l'action de transport.

A cet égard il est avantageux que les organes agitateurs soient disposés entres les lames de la vis sans fin Dans

une autre forme de réalisation de cette variante de l'appareil-

lage conforme à l'invention, on peut également concevoir l'installation de telle sorte que les organes agitateurs se composent de parties des lames de la vis sans fin, qui

exerce par des formes correspondantes une action de cisaille-

ment sur la boue.

Il est également possible d'obtenir l'augmenta-

tion désirée de l'effet de cisaillement de la boue en ménageant dans les lames de la vis sans fin, dans une zone périphérique extérieure, des fentes radiales De cette manière une partie

de la boue reflue vers l'arrière au travers des fentes radiales.

Pour améliorer l'action de transport, il est prévu conformément à une autre forme avantageuse de réalisation de l'invention, que les parties superficielles existant entre les fentes présentent un chanfrein de manière à obtenir une

structure analogue à des aubes de turbine.

Pour augmenter encore l'action de transport, on peut également prévoir que des organes agitateurs, faisant saillie radialement vers l'intérieur, soient disposés sur le

tambour On obtient alors une action de cisaillement parti-

culièrement efficace en agençant les organes agitateurs sous forme de tôles déflectrices profilées à la façon d'aubes de turbine Pour pouvoir traiter de façon optimale des boues différentes, il est en outre prévu que l'angle d'attaque des

tôles déflectrices soit réglable.

On obtient une action de cisaillement particu-

lièrement forte également avec un agencement qui est carac-

térisé par le fait que les organes agitateurs sont réalisés sous forme de rotors à dents s'imbriquant les unes dans les autres à la façon de peignes et à mouvement alternatif axial. Des humidités résiduelles particulièrement faibles peuvent être obtenues avec l'appareillage conforme à l'invention avantageusement en faisant en sorte que les éléments agitateurs exécutent un mouvement de va-et-vient, indépendamment de ce que ce mouvement soit une rotation ou

une translation.

Pour obtenir-conformément à l'invention les avantages d'une déshydratation particulièrement bonne de la boue, il n'est obligatoire de faire fonctionner de façon continue un appareillage correspondant Un fonctionnement

charge par charge offre de nombreux avantages: en corres-

pondance à l'augmentation du couple se produisant lors d'une augmentation de lépaississement de la boue, il est possible à la fin du traitement d'une charge de diminuer la vitesse de rotation et d'assurer la décharge de la boue épaissie en faisant tourner le rotor extérieur à une vitesse très faible

ou même en l'arrêtant.

On peut également effectuer le remplissage de la boue en économisant de l'énergie avec une faible vitesse de rotation du tambour puis en faisant fonctionner le dispositif à des vitesses de rotation élevées et en

assurant la déshydratation avec une grande vitesse de rotation.

Si on mesure le couple produit en cours de marche de l'appareil-

lage, il est possible de mesurer en fonction de l'augmentation de la consommation de courant du moteur d'entraînement la

consistance de la boue et la déshydratation déjà atteinte.

Lorsque les pales ou les organes mélangeurs, qui peuvent également être agencés sous forme de tôles déflectrices et qui agissent de toute manière comme des éléments agitateurs, sont réglés à la façon d'aubes de turbine, il est possible d'assurer la décharge de la boue à une très faible vitesse

de rotation.

A cet effet, un tambour cylindrique à enveloppe pleine est équipé seulement en partie d'éléments d'agitation sous la forme de lames de cisaillement sur la vis sans fin et sur le tambour L'admission est placée sur le côté arrière du tambour La boue déshydratée est transportée vers l'avant dans la partie libre du tambour et, à partir de là, elle est évacuée au moyen d'un dispositif de raclage, de la même façon que dans une centrifugeuse de séparation Le liquide sortant vers le haut a été au préalable déchargé au moyen d'un tube

de séparation de liquide.

La machine peut être agencée de manière qu'un assez long tambour cylindrique à enveloppe pleine soit déplacé axialement en va-et-vient par une vis sans fin de cisaillement relativement courte dans une direction axiale, cette vis sans fin de cisaillement tournant naturellement par rapport au tambour. L'invention présente d'autres particularités

qui vont être définies dans la suite.

Tous les décanteurs connus sont utilisés avec

une profondeur de bassin relativement grande Cela est néces-

saire pour éviter des turbulences ou des effets de ralentisse-

ment de l'écoulement et pour ne pas perturber la clarification.

Ce haut niveau présente cependant l'inconvénient que la boue accumulée par sédimentation doit être transportée vers le haut par dessus une " montagne très haute Il Cependant du fait que l'angle de cône ne peut pas, dans le cas de boues, être choisi à une valeur élevée car la boue glisse autrement vers l'arrière dans la direction de la spirale ou bien en dessous des pointes des lames de la vis sans fin le cône est pour cette raison très long La proportion de longueur techniquement inutilisable du cône par rapport à la longueur totale du rotor prend une valeur importante ( entre 40 et 60 X

de la longueur du cône) -

Il existe deux possibilités pour remédier à ces

inconvénients On doit améliorer le transport de la boue au-

dessus du cône Cela conduit à la disposition de vis sans fin de profil particulièrement réduit dans la partie conique. On doit par conséquent faire intervenir artificiellement la couche de sable de fond, c'est-àdire qu'on introduit dans le décanteur, avant l'alimentation initiale du décanteur avec la suspension à séparer, une suspension de sable Ainsi dans la partie conique l'intervalle entre les lames de la vis sans fin et la paroi intérieure du tambour est " rétrécie " La boue peut maintenant encore glisser vers l'arrière seulement

dans une direction en spirale.

L'autre moyen consiste à ne pas faire monter la boue dans le c 8 ne mais à la faire parvenir dans le carter, à proximité de la zone de transition entre le cylindre et le c 8 ne, par des buses calibrées traversant l'enveloppe A cet égard on doit cependant opérer de telle sorte que la décharge de la boue s'effectue seulement en correspondance à la quantité formée et que l'eau située au-dessus ne soit cependant pas perturbée De tels décanteurs à buses présentent cependant un temps de séjour de boue bien plus court que les décanteurs cités en premier et comportant un cône; leur humidité

résiduelle est par conséquent toujours plus élevée.

En cas de suppression du cône, une grande partie de la longueur du rotor pourrait être exploitée pour améliorer la clarification; cela correspond aux considérations nouvelles qui ont conduit à l'invention car l'allongement de la partie de cylindre affectée à la clarification se traduit par une

plus grande surface de clarification ou surface de clarifica-

tion équivalente Ainsi conformément au principe de la loi

de Stokes, le débit du décanteur croît linérairement.

Avec une plus longue surface de clarification disponible, il est cependant également possible d'obtenir, en utilisant une spirale de vis sans fin divergeant dans la direction de liquide, une plus grande largeur de canal et le

débit est augmenté.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la

description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en

référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un appareillage de déshydratation de boue, la figure 2 est une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation d'un appareillage de déshydratation de boue, la figure 3 représente des exemples de réalisation d'éléments agitateurs qui sont disposés entre les lames d'une vis sans fin de transport,

la figure 4 représente une variante de vis sans fin de trans-

port dans laquelle les lames comportent dans leur zone périphérique extérieure des éléments agi 2 ateurs, les figures 5, 6, 7, 9, 10, 13, 16, 18 représentent en coupe longitudinale un décanteur sur lequel est engagé en direction radiale un dispositif de cisaillement, les figures 8, 12, 14 et 20 montrent la disposition d'un décanteur et d'une centrifugeuse de cisaillement dans une direction axiale, et

les figures 11, 15, 17, 19, 21 et 22 montrent, en coupe longi-

tudinale, la disposition d'un décanteur et d'une centrifugeuse de cisaillement axialement à l'intérieur d'un rotor commun

à enveloppe pleine.

Conformément-à la représentation de la figure 1, un moteur extérieur 10 est monté à rotation des deux côtés dans des roulements 20 Le rotor extérieur 10 comporte un tambour à enveloppe pleine 12, qui a une conicité relativement faible Il est prévu à la suite de ce tambour, sur le c 8 té vers lequel s'ouvre le c 8 ne, une partie fortement conique 13 Cette partie fortement conique 13 pourrait également être agencée comme un double cône délimitant un volume essentiellement de forme annulaire qui s'étend radialement vers l'extérieur plus

loin que le volume intérieur du rotor extérieur 10 A l'inté-

rieur du rotor extérieur 10 est disposé concentriquement un rotor intérieur 11 monté à rotation Le rotor intérieur ll est disposé, conformément à la représentation de la figure 1, de façon à pouvoir tourner sur l'arbre du rotor extérieur 10

par l'intermédiaire de coussinets 21 prévus sur les deux c 8 tés.

Aussi bien le rotor extérieur 10 que le rotor intérieur 11 portent des t 8 les déflectrices 14, 15 en forme d'aubes de turbine, qui agissent comme des éléments agitateurs sur la

boue Les tôles déflectrices 14 sont boulonnées de l'exté-

rieur dans le rotor extérieur 10 et avantageusement leur angle d'attaque est réglable Les tôles déf lectrices 15 du rotor intérieur 11 sont fixées par soudage sur son corps de base. La boue qui a subi un préépaississement est introduite dans le volume intérieur de la machine au moyen d'une pompe et par l'intermédiaire d'un tube d'admission fixe 16, qui est maintenu dans une partie de blocage 17 reliée au bâti de la machine La boue pénètre par une ouverture 18 dans le volume intermédiaire existant entre le rotor intérieur 11 et le rotor extérieur 10 Les deux rotors tournent à des vitesses différentes, la différence de vitesse pouvant être produite par une transmission à traîin planétaire.

Du fait que les éléments agitateurs se présen-

tant sous forme de tôles déflectrices, d'aubes ou de broches s'imbriquent les uns dans les autres de l'extérieur et de l'intérieur à la façon de peignes, la boue est cisaillée entre ces éléments agitateurs Il se produit alors une séparation du liquide qui, du fait de spn poids spécifique plus bible, a tendance à s'écouler radialement vers l'intérieur Le

liquide se séparant de la boue forme sur le côté radialement-

intérieur de la boue une couche de liquide dont le diamètre -

intérieur peut être réglé au moyen d'un disque de retenue

de forme circulaire.

La boue est transportée par la force centrifuge vers le côté largement ouvert du cône et elle pénètre dans la partie fortement conique 13 Le transport de la boue peut être accéléré ou également ralenti par un choix approprié de la dispoàtion et de la forme des tôles déflectrices 14 et 15. Sur le bord périphérique du double cône, qui constitue la partie fortement conique 13 du rotor extérieur , la boue fortement épaissie est déchargée soit de façon continue au moyen d'un certain nombre de buses 19 soit de façon discontinue au moyen d'un poussoir circulaire commandé,

comme cela est connu dans son principe.

Les t 8 les déflectrices 15 prévues dans le rotor intérieur Il peuvent également s'étendre jusque dans le volume correspondant au double cône et pénétrer dans la boue. Pour éviter un passage complet de la boue épaissie par les buses 19, on peut utiliser des méthodes

connues pour la mesure du niveau de boue.

Le parcours de la boue au travers de l'appareil-

lage a été indiqué de façon schématique par les flèches dessinées sur la figure 1, qui sont dirigées vers la gauche à l'ntérieur du tube d'admission 16, puis vers le haut et vers la gauche en oblique au travers de l'ouverture 18 puis vers

le haut au-dessus de la buse 19.

Le liquide qui s'est rassemblé radialement à l'intérieur de la boue, est déchargé au-dessus du disque de retenue 30 dans la direction de la flèche orientée vers le

haut et vers la droite.

Lorsqu'on doit éviter la décharge par les buses et lorsque la boue cisaillée a atteint une consistance

suffisamment grande, on peut utiliser des formes de réalisa-

tion dans lesquelles la boue est transportée vers le haut par des tôles déflectrices correspondantes 14 et 15 le long du c 8 ne Une disposition correspondante a été représentée en coupe longitudinale schématique sur la figure 2 La figure 2 met en évidence une machine purement conique à courants inverses, dans laquelle il est prévu du côté o sort le liquide encore une ou plusieurs spires d'une vis sans fin normale Les lames de vis sans fin ont été désignées par 22

sur la figure 2.

Il est à noter à cet égard qu'on a utilisé sur la figure 2, pour désigner des composants identiques à des composants analogues à la figure 1, les mêmes références

numériques que sur la figure 1.

D'une manière analogue aux réalisations connues d'un décanteur qui peut être agencé sous forme d'une machine à courants identiques, il est également possible avec la machine indiquée sur la figure 2 d'introduire dans la machine la boue, qui a été pré-épaissie, par le c 8 té opposé à celui de sortie des matières solides La boue suit ainsi le trajet qui est représenté par la flèche dirigée vers la gauche dans le tube d'admission 16 et par la flèche dirigée

vers le bas en dessous d'une ouverture de décharge 31,.

Le liquide séparé de la boue conformément à l'invention est déchargé audessus du disque de retenue 30 en correspondance à la flèche dirigée vers le bas et la droite. Les t 8 les déflectrices 14 boulonnées dans le rotor extérieur 10 peuvent être réglées de l'extérieur pour modifier leur angle d'inclinaison par rapport à la génératrice

du c 8 ne Les tôles déflectrices 15 fixées sur le rotor inté-

rieur 11 peuvent être soit bloquées par soudage soit également maintenues en position avec possibilité de rotation en vue

de permettre aussi un réglage de leur angle d'inclinaison.

La boue qui reste encore à déshydrater pénètre par un tube fixe d'admission 16 dans le rotor intérieur 11 et elle parvient au travers de celui-ci par l'intermédiaire de l'ouverture 18 dans le volume séparateur, c'est-à-dire dans le volume qui est disposé entre le rotor intérieur Il et le rotor extérieur 10 Le rotor intérieur est monté à rotation par l'intermédiaire de coussinets 21 à l'intérieur de l'arbre creux du rotor extérieur comme dans l'agencement de la figure 1. Une autre forme de réalisation des éléments agitateurs conformes à l'invention a été zeprésentée sur les figures 3 et 4 Il est possible de modifier l'agencement d'un décanteur classique, qui peut fonctionner comme un décanteur à courants inverses ou également comme un décanteur à courants identiques, de telle sorte que,-en dehors du transport de la boue par la vis sans fin, une action mécanique additionnelle soit exercée sur la boue par des composants spéciaux, tels que

ceux représentés schématiquement sur la figure 3.

Entre les lames de vis sans fin 25, il est prévu des pales de cisaillement 23 a, 23 b qui sont respectivement

montées sur des broches radiales 24 Les pales de cisaille-

ment 23 a assurent alternativement un mouvement d'avance et de recul de la boue tandis que les pales de cisaillement 23 b font progresser la boue dans une direction Egalement des plaquettes 26 disposées sur les lames 25 de la vis sans fin, comme indiqué dans la partie droite de la figure 3,

produisent l'effet de cisaillement décrit ci-dessus.

La sollicitation mécanique de la boue exercée conformément à l'invention, notamment par cisaillement, peut également être produite en interrompant la vis sans fin dans la zone de sa périphérie extérieure La figure 4 représente dans la partie gauche une lame de vis sans fin 25 a, qui comporte des encoches ou des fentes radiales 29 a Entre les fentes sont créées des pales d'agitation 27 qui font en sorte que la boue soit refoulée vers l'arrière au travers des fentes 29 a Ainsi une action de cisaillement est exercée mécaniquement sur la boue de façon à produire la déshydratation conformément

à l'invention.

Pour améliorer l'action de transport, les zones.

existant entre les fentes 29 b peuvent être pliées de façon à produire des pales inclinées d'agitation 28 On obtient ainsi dans la zone périphérique extérieure de la lame de vis-sans fin 25 b un agencement analogue à des ailettes ou des aubes

de turbine.

Sur la figure 5, on a représenté schématiquement

en coupe longitudinale la combinaison d'un décanteur cylindri-

que 61 avec une unité de refoulement-cisaillement; les lames de vis sans fin 56 du décanteur 61 ne présentent pas une inclinaison croissante La surface périphérique 55 a un profil cylindrique D'un c 8 té, on a indiqué par des flèches l'entrée 58 de la suspension et la sortie 57 du concentrat Dans une zone inférieure, on a également indiqué schématiquement la sortie 76 ( par exemple des orifices) des matières solides de cisaillement Radialement à l'extérieur, on a également indiqué le dispositif de cisaillement sous la forme d'une unité fermée La boue obtenue par sédimentation est transférée par l'intermédiaire de la vanne commandée 72 dans le tambour extérieur unité de refoulement-cisaillement Dans cette zone le cisaillement est produit par des rateaux de refoulement 73 se déplaçant alternativement dans une direction axiale et la boue fortement déshydratée est déchargée par l'orifice

de sortie 51.

Cette version procure par exemple l'avantage de remplir deux fonctions La vis sans fin placée dans le décanteur 61 peut tourner à une vitesse différentielle optimale pour la clarification En outre il est possible indépendamment du décanteur de choisir la fréquence et la longueur de refoulement en correspondance à un réglage

extrême d'épaississement.

Le décanteur 61 de la figure 6 est agencé sous la forme d'un décanteur à courants inverses La centrifugeuse

de cisaillement 62 est engagée sur le décanteur 61 Le concen-

trat séparé 67 est renvoyé vers l'admission 58 Les matières solides de cisaillement sont déchargées par l'orifice de sortie 77 Au moyen de la vanne à boue 72, on obtient que

seulement de la boue qui a déjà été pré-épaissie soit déchar-

gée du fond du rotor à vis sans fin 55 a à partir de la zone proche du tambour Le rotor de cisaillement 63 et le rotor à vis sans fin 55 a sont accouplés entre eux du point de vue de

l'entraînement et ont par conséquent la même vitesse diffé-

rentielle. Il est important pour le cisaillement d'avoir

dans la plupart des cas une grande vitesse de cisaillement.

Grâce à la disposition radiale, on obtient ce résultat égale-

ment pour de faibles vitesses différentielles, comme celles

qui sont nécessaires pour la clarification.

On a représenté sur la figure 7 une autre centrifugeuse de cisaillement 62 engagée également sur le décanteur 61 et qui comporte un rotor à enveloppepleine qui est pourvu d'un profil conique L'orifice de sortie 51 ( décharge) de la matière solide cisaillée est placé dans la partie effilée de la centrifugeuse de cisaillement 62 Le

concentrat est déchargé par dessus le disque de retenue 78.

La boue épaissie sortant du décanteur cylindro-

conique 61 s'écoule sur la surface de la galette épaissie et cisaillée suivant un trajet conique dirigé vers le bas et elle est transportée à contre-courant dans le tambour conique

de cisaillement vers le haut Le décanteur 61 a été représen-

té sous la forme d'un décanteur à courants inverses; on

pourrait cependant utiliser dans ce cas également un décan-

teur à courants identiques Dans la zone inférieure, on a

représenté la sortie 67 du concentrat de cisaillement.

La matière solide sortant du décanteur 61 de la figure 8 est introduite par l'intermédiaire du conduit 81 dans la centrifugeuse de cisaillement 62 Le concentrat de cisaillement est renvoyé par l'intermédiaire du tuyau de retour 60 ( par exemple stationnaire) à l'entrée 58 du décanteur 61 Dans ce cas on peut utiliser un décanteur à

courants inverses ou un décanteur à courants identiques.

Sur la figure 9, on a représenté uh décanteur cylindrique avec orifices de buses qui est combiné avec un

rotor de cisaillement 80 de profil conique, engagé sur lui.

Le grand rayon est placé dans ce cas à proximité de la zone de passage de boue, c'est-à-dire dans la zone de la vanne à boue 72 Le concentrat de cisaiîMment passe par des ouvertures ( cf la flèche 67) du plateau arrière de la

centrifugeuse de cisaillement La vis de décanteur et l'enve-

loppe de la centrifugeuse de cisaillement sont montées sur un arbre. La forme de réalisation de la figure 10 est analogue à celle de la figure 7, mais cependant avec la différence que la surface d'enveloppe 79 de la centrifugeuse de cisaillement 62 est également cylindrique Dans cette zone, la surface d'enveloppe du décanteur 61 a également un profil conique Dans ce cas également les organes de cisaillement 62 sont montés sur la surface d'enveloppe du décanteur 61 et les organes de cisaillement 53 sont disposés intérieurement

sur la surface d'enveloppe 79 de la centrifugeuse de cisaille-

ment 62.

Il est prévu à la suite d'un décanteur cylindri-

que 61 une centrifugeuse de cisaillement 62 de profil conique conformément à la représentation de la figure 11 Les deux

corps tournants ( vis sans fin classique et rotor de cisaille-

ment) sont montés à l'intérieur d'un rotor commun à enveloppe pleine mais cependant ils sont entraînés à des vis de rotation différentes Alors que la vis sans fin divergente

est entraînée en rotation au moyen d'un mécanisme d'entraîne-

ment placé à l'extérieur, le dispositif d'entraînement 65 du rotor de cisaillement est placé à l'intérieur ( en étant indiqué symboliquement par des hachures) Il est ainsi

possible de régler séparément les différentes vitesses.

L'appareillage de la figure 12 correspond en principe à celui-de la figure 8 La différence consiste en ce que le décanteur 61 et la centrifugeuse de cisaillement 62 sont réalisés avec une forme cylindrique de sorte que la surface d'enveloppe 82 de la centrifugeuse de dsaillement 62

a également une forme cylindrique.

Le décanteur 61 représenté sur la figure 13 ne comporte aucun cone métallique Dans ce cas on utilise un rotor purement cylindrique auquel est associée une vis sans fin cylindro-conique Le cône est constitué par la boue proprement dite et il se solidifie au cours du temps De cette manière, il n'existe aucun intervalle entre une vis sans fin et un cône métallique Le glissement de la boue vers l'arrière

est réduit au minimum Dans ce cas on peut utiliser un décan-

teur à courants inverses ou à courants identiques Dans l'exemple considéré, la centrifugeuse de cisaillement 52

est engagée sur le décanteur 61.

Dans le mode de réalisation de la figure 14, un décanteur cylindroconique 61 est relié axialement rigidement avec une unité de cisaillement 62 Alors que les deux tambours constituent une unité rigide, les vis sans fin du décanteur 61 et du rotor de cisaillement sont entra nées séparément de

sorte qu'elles peuvent tourner à des vitesse 4 lifférentes.

D'un côté ( dans ce cas à gauche), l'arbre de la vis sans fin et celui du rotor de cisaillement sont guidés séparément; chaque arbre est pourvu de préférence d'un mécanisme de

transmission propre.

La figure 15 montre la combinaison, conformément à un mode de construction axial, entre un décanteur cylindrique à courants inverses et un rotor de cisaillement conique, ces

éléments pouvant tourner à des vitesses de rotation différentes.

Un disque de retenue 71 fait en sorte que seulement de la boue épaissie puisse passer de la partie-décanteur dans la partie-cisaillement Le concentrat de cisaillement revient

directement de la partie-cisaillement dans la partie-clarifi-

cation du décanteur ( non représentée). Sur la figure 16, un décanteur cylindrique 61 est combiné avec une centrifugeuse cylindrique de cisaillement 62; la boue sortant par des buses prévues dans l'enveloppe s'écoule alors depuis le tambour cylindrique jusque dans la centrifugeuse de cisaillement 62 engagée sur celui-ci Dans ce cas également il est possible d'utiliser un décanteur à courants identiques et un décanteur à courants inverses Un disque de retenue 70 fait en sorte que seulement la boue

inférieure épaissie puisse parvenir dans le tambour extérieur.

Un décanteur purement cylindrique 61 et une centrifugeuse de cisaillement cylindro-conique 62 sont disposés

l'un derrière l'autre dans un tambour commun sur la figure 17.

Les corps intérieurs peuvent tourner également dans ce cas à -

des vitesses de rotation difÉrentes La boue est transférée au

moyen d'un tube élévateur 54 depuis la base de la partie-

centrifugeuse du décanteur jusque dans la partie-cisaillement.

Dans ce cas, le décanteur a été représenté sous la forme d'une

machine à courants inverses.

Sur la figure-18, deux centrifugeuses de cisaille-

ment 62 a, 62 b sont associées au décanteur cylindrique 61 La centrifugeuse de cisaillement 62 a est séparée du décanteur par un-disque de retenue 71 L'eau libérée dans cette zone

des renvoyée par un tuyau de trop-plein 66 entralné en rota -

tion La matière solide pré-cisaillée et éjectée parvient dans le tambour exiézieur de cisaillement 62 placé en position d'engagement Avec cette dispogtion, on assure un traitement

particulièrement efficace.

Il est important pour l'invention que l'enveloppe

du décanteur 61 soit reliée à l'enveloppe de la partie-

cisaillement et que la vis sans fin du décanteur 61 soit

reliée au rotor de cisaillement placé à l'extérieur.

La vis sans fin du décanteur et le rotor de cisaillement peuvent, dans le mode de réalisation de la figure 19, tourner à des vitesses de rotation différentes par rapport à l'enveloppe La matière solide épaissie est évacuée du rotor dans ce cas par l'intermédiaire d'un dispositif de raclage 69, qui est avantageusement placé à l'extrémité du rotor de cisaillement Comme décanteur 61, on peut utiliser aussi bien un type à courants identiques qu'un type à courants inverses Dans ce cas on a représenté les lames de &s sans fin comme étant divergentes Le rotor cylindrique du décanteur et le rotor cylindrique de cisaillement sont montés axialement

en coïncidence.

Egalement l'appareillage de la figure 20

comporte un dispositif de raclage 69 Dans l'idée de l'inven-

tion, la centrifugeuse de cisaillement 62 a dans ce cas un

diamètre plus grand que le décanteur cylindro-conique 61.

La figure 21 représente un décanteur cylindrique

comportant une centrifugeuse cylindrique de cisaillement.

La séparation entre le décanteur et la centrifugeuse de cisaillement est assurée par un disque de retenue 71 L'eau libérée dans la partie de cisaillement s'écoule par des trous axiaux du disque de retenue, qui est placé radialement et

intérieurement plus loin que le niveau de la partie de clari-

fication La boue cisaillée est suffisamment solide pour

pouvoir être éjectée radialement par des orifices du tambour.

Après le cisaillement, on peut également assurer le transport par l'intermédiaire d'un cône Celui-ci peut, dans l'idée de l'invention, être plus court et de plus forte pente ( plus haut) que le trajet du concentrat par les canaux axiaux

du décanteur à courants identiques 61.

* On a représenté sur la figure 22 un ensemble de cisaillement qui est constitué de parties doublement coniques 68, 75 L'ensemble decisaillement est dans ce cas maintenu très profond pour produire des processusde pressage aussi forts que possible dans la boue Egalement dans ce mode de, réalisation de l'invention, on interpose un disque de retenue 71 entre la 'partie cylindrique du décanteur et la partie de cisaillement. La décharge du concentrat est effectuée par l'intermédiaire d'un disque de raclage L'éjection des matières solides hors de la partie de cisaillement peut être effectuée de façon continue par l'intermédiaire de buses ou bien l'un des c 8 nes est déplacé par translation par rapport à l'autre d'une petite distance pendant une courte période de façon à établir un intervalle annulaire afin que, d'une manière analogue au processus de vidage partiel, de la boue puisse

être évacuée du tambour charge par charge.

Claims (49)

REVENDICATIONS

1 Appareillage pour la déshydratation de boue dans la zone de centrifugation d'une centrifugeuse à enveloppe pleine, caractérisé en-ce qu'il est prévu à l'intérieur d'un tambour à enveloppe pleine ( 12) tournant et alimenté avec la boue des éléments agitateurs qui sont agencés sous forme d'organes de vibration ou d'agitation ( 14, 15), qui exécutent par rapport à la boue un mouvement relatif au moyen duquel,, indépendamment d'une action de transport, une énergie cinématique mécanique est introduite

dans la boue.

2 Appareillage selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que les éléments agitateurs sont agencés sous forme d'organes mélangeurs ( 15) qui sont montés à rotation et qui peuvent être entraînés à une vitesse de rotation

différente de celle du tambour ( 12).

3 Appareillage selon la revendication 2, carac-

térisé en ce qu'une différence de vitesse de rotation,' pouvant être commandée d'une manière prédéterminable, peut être réglée entre le tambour ( 12) et les organes agitateurs

( 15).

4 Appareillage selon une des revendications 1 à

3, caractérisé en ce que les organes agitateurs ( 15) sont

agencés sous forme de pales d'agitation ou de tôles déflectri-

ces dont l'angle d'attaque est réglable.

Appareillage selon une desrevendications 1 à

4, caractérisé en ce que, sous l'action des organes agitateurs, la boue peut être alternativement soumise à un mouvement alternatif dans une direction périphérique ou dans une

direction axiale.

6 Appareillage selon une des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce,,que les organes agitateurs ( 14, 15) sont agencés de telle sorte que, lors de l'application d'une énergie mécanique et de l'action de cisaillement associée à celle-ci,

une action de transport est exercée dans une direction pré-

déterminable.

7 Appareillage selon une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que les organes agitateurs sont disposés de manière à pouvoir se déplacer alternativement dans une

direction parallèle à l'axe de rotation du tambour.

8 Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la course, la vitesse et/ou l'angle d'attaque des organes agitateurs agencés sous forme de

surfaces d'agitation sont réglables.

9 Appareillage selon une des revendications

1 à 8, caractérisé en ce que les organes agitateurs sont agencés et disposés de telle sorte qu'ils exécutent un

mouvement louvoyant à l'intérieur du tambour.

Appareillage selon une des revendications 1 à

9, caractérisé en ce que les organes agitateurs sont disposés dans un dispositif de déshydratation qui est placé en aval

d'une machine de traitement de boue classique.

11 Appareillage selon une des revendications 1 à

9, caractérisé en ce que les organes agitateurs sont disposés dans au moins un étage de déshydratation à l'intérieur d'une

centrifugeuse classique telle qu'une centrifugeuse de décan-

tation.

12 Appareillage selon la revendication 11, carac-

térisé en ce que les organes agitateurs sont disposés dans la

zone de transition entre un cylindre et un cane.

13 Appareillage selon une des revendications 1 à

, caractérisé en ce que les organes agitateurs ( 23 a, 23 b) sont disposés, dans une centrifugeuse de décantation classique, dans la zone de la vis sans fin de manière que, en dehors de l'action de transport exercée sur la boue, une action de

cisaillement soit exercée simultanément.

14 Appareillage selon la revendication 13, carac-

térisé en ce que les organes agitateurs ( 23 a, 23 b) sont

disposés entre les lames ( 25) de la vis sans fin.

Appareillage selon la revendication 13, carac-

térisé en ce que les organes agitateurs ( 27, 28) se composent de parties de lames ( 25 a, 25 b) de la vis sans fin, qui exercent par des formes correspondantes une action de cisaillement sur

la boue.

16 Appareillage selon la revendiîtion 15, carac-

térisé en ce que les lames ( 25 a, 25 b) de la vis sans fin comportent des fentes radiales ( 29 a, 29 b) dans une zone

périphérique extérieure.

17 Appareillage selon la revendication 16, carac-

térisé en ce que les zones superficielles ( 28) existant entre les fentes ( 29 b) présentent une inclinaison de façon à créer un agencement semblable à celui d'aubes ou palettes de turbine.

18 Appareillage selon une des revendications 1 à

12, caractérisé en ce qu'il est prévu sur le tambour ( 12) des organes agitateurs ( 14) faisant saillie radialement vers l'intérieur.

19 Appareillage selon la revendication 18, carac-

térisé en ce que les organes agitateurs sont agencés sous forme de tôles déflectrices ( 14, 15) disposées à la façon

d'aubes ou ailettes de turbine.

Appareillage selon la revendication 19, carac-

térisé en ce que l'angle d'attaque des tôles déflectrices

( 14) est réglable.

21 Appareillage selon une des revendications 1 à

20, caractérisé en ce que les organes agitateurs sont agencés

sous forme de rotors dentés déplaçables axialement en va-et-

vient et s'imbriquant l'un dans l'autre à la façon de peignes.

22 Appareillage pour la déshydratation de boue,

notamment selon une des revendications précédentes 1 à 21,

caractérisé en ce qu'il est prévu en aval d'un décanteur ( 61) par rapport à la direction de passage de la boue au moins

une centrifugeuse de cisaillement ( 62).

23 Appareillage selon la revendiîation 22, caracté-

risé en ce que la centrifugeuse de cisaillement ( 62) est disposée de manière à être espacée radialement du décanteur

( 61) ou bien à s'appliquer directement contre celui-ci.

24 Appareillage selon au moins Une des revendica-

tions 1 à 23, caractérisé en ce que la centrifugeuse de cisaillement ( 62) est disposée de manière à être espacée axialement du décanteur ( 61) ou bien à s'appliquer directement

contre celui-ci.

Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 24, caractérisé en ce que la centrifugeuse de cisaillement ( 62) et le décanteur ( 61) sont disposés en recouvrement. 26 Appareillage selon la revendication 22, caractérisé en ce que le décanteur ( 61) et la centrifugeuse de cisaillement ( 62) sont reliés entre eux par au moins une

liaison, par exemple un conduit, pour l'admission de boue.

27 Appareillage notamment selon la revendication 22, caractérisé en ce que la centrifugeuse de cisaillement ( 62) et le décanteur ( 61) sont disposés à l'intérieur d'un

rotor commun à enveloppe pleine.

28 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 27, caractérisé en ce que la centrifugeuse de

cisaillement ( 62) est agencée comme un dispositif de refoule-

ment-cisaillement.

29 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 28, caractérisé en ce que le conduit de boue est

pourvu d'une vanne à boue ( 72) pouvant être commandée.

Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 29, caractérisé en ce qu'il est prévu un rateau de

refoulement ( 73), entraîné suivant un mouvement de va-et-

vient et dont la fréquence et la longueur de refoulement

peuvent être commandées ( en étant réglables).

31 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 30, caractérisé en ce que la sortie de concentrat de

cisaillement ( 67) est reliée à l'entrée ( 58) ( Figure 6).

32 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 31, caractérisé en ce que le rotor de cisaillement ( 63) et le rotor de vis sans fin ( 64) sont reliés entre eux

en ce qui concerne l'entraînement.

33 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 32, caractérisé en ce que, dans la zone o la

centrifugeuse de cisaillement ( 62) est engagée sur le décan-

teur ( 61), la surface d'enveloppe de la centrifugeuse de cisaillement ( 62) et celle du décanteur ( 61) ont un profil

conique ( figure 7).

34 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 33, caractérisé en ce que la centrifugeuse de cisaillement ( 62) , placée axialement en arrière du décanteur ( 61), reçoit de la boue par l'intermédiaire d'un passage directeur ( 81) et en ce que le concentrat de cisaillement parvient par l'intermédiaire d'un conduit de retour ( 60) à

l'entrée ( 58) ( figure 8).

35 Appareillage selon la revendication 34, caractérisé en ce que la centrifugeuse de cisaillement ( 62)

a une forme conique.

36 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 35, caractérisé en ce qu'un rotor de cisaillement ( 80) de structure conique est associé à un décanteur

cylindrique ( 61) ( Figure 9).

37 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 36, caractérisé en ce que, dans la zone o la

centrifugeuse de cisaillement ( 62) est engagée sur le décan-

teur ( 61), la surface d'enveloppe ( 79) de la centrifugeuse de cisaillement ( 62) a un profil cylindrique et celle du

décanteur ( 61) un profil conique ( Figure 10).

38 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 37, caractéSrisé en ce qu'un décanteur ( 61) de profil cylindrique est directement suivi par une centrifugeuse de

cisaillement de forme conique ( 62) ( Figure 11).

39 Appareillage selon la revendication 38, carac-

térisé en ce que deux corps tournants sont montés à l'inté-

rieur d'un rotor commun à enveloppe pleine.

40 Appareillage selon une des revendications 38 et

39, caractérisé en ce que les deux corps tournants tournent à

des vitesses différentes.

41 Appareillage selon une des revendications 38 à

, caractérisé en ce que l'entraînement du rotor de cisaille-

ment est placé à l'intérieur du rotor à enveloppe pleine.

42 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 41, caractérisé en ce qu'un décanteur ( 61);et une centrifugeuse de cisaillement ( 62) sont disposés axialement l'un derrière l'autre et sont tous deux réalisés avec une

structure cylindrique ( Figure 12).

43 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 42, caractérisé en ce qu'un décanteur ( 61) est entouré par une centrifugeuse de cisaillement ( 62), le rotor du décanteur ( 61) ayant une forme cylindrique et la vis sans fin se composant d'une partie cylindrique suivie par-une

partie conique ( Figure 13).

44 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 43, caractérisé en ce qu'une centrifugeuse de cisaillement ( 62) est reliée par bride dans une direction

axiale avec un décanteur cylindro-conique ( 61) ( Figure 14).

Appareillage selon la revendication 44, carac-

térisé en ce que la vis sans fin du décanteur ( 61) et le

rotor de cisaillement ( 63) tournent à des vitesses différentes.

46 Appareillage selon une des revendications 44 et

, caractérisé en ce que le rotor de cisaillement et la -

vis sans fin comportent un entraînement propre.

47 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 46, caractérisé en ce qu'il est prévu un disque de retenue < 71) qui ne laisse passer que de la boue épaissie

dans la partie de cisaillement (Figure 15).

48 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 47, caractérisé en ce qu'il est prévu un disque de retenue ( 70) qui ne laisse passer que de la boue épaissie dans le tambour extérieur de la centrifugeuse de cisaillement

( 62).

49 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 48, caractérisé en ce que le décanteur ( 61) est associé dans une direction axiale à une centrifugeuse de cisaillement ( 62 a) et en ce que celle-ci est associée dans une direction radiale à une autre centrifugeuse de cisaillement

( 62 b) ( Figure 18).

Appareillage selon la revendication 49, carac-

térisé en ce que l'enveloppe du décanteur ( 61) est reliée

à l'enveloppe de la partie de cisaillement -

51 Appareillage selon une des revendications 49 et

, caractérisé en ce que la vis sans fin du décanteur ( 61)

est reliée au rotor de cisaillement placé à l'extérieur.

52 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 51, caractérisé en ce que la centrifugeuse de

cisaillement ( 62 a) est reliée au décanteur ( 61) par 1 'intermé-

diaire d'un conduit de trop-plein ( 66).

53 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions l à 52, caractérisé en ce que la centrifugeuse de cisaillement ( 62) est associée à un dispositif de raclage

( 69).

54 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 53, caractérisé en ce que le diamètre de la centri-

fugeuse de cisaillement ( 62) placé en aval est supérieur à

celui du décanteur ( 61) ( Figure 20).

55 Appareillage selon au moins une des revendica-

tions 1 à 54, caractérisé en ce que la centrifugeuse de

cisaillement ( 62) a la forme d'un double c 8 ne ( figure 22).

56 Appareillage selon la revendication 55, carac-

térisé en ce qu'une partie conique ( 68) est déplaçable par translation axiale par rapport à une autre partie conique

( 75) pour former un intervalle de sortie de la boue cisaillée.

57 Appareillage selon une des revendications 55

et 56, caractérisé en ce que le mouvement de translation des

parties coniques ( 68, 75) peut être commandé.