FR2628345A1

FR2628345A1 - REMOTE-CONTROLLED SEDIMENTATION CENTRIFUGE FOR SEPARATING LIQUID FROM A DEPOSIT

Info

Publication number: FR2628345A1
Application number: FR8902956A
Authority: FR
Inventors: Tommaso Candelieri; Antonio Gerandi; Vincenzo Siepe; Giovanni Petrigliano; Marian Premisav Hoffmann
Original assignee: Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie lEnergia e lo Sviluppo Economico Sostenibile ENEA; Comitato Nazionale per la Ricerca e per lo Sviluppo dell Energia
Current assignee: Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie lEnergia e lo Sviluppo Economico Sostenibile ENEA
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1989-09-15
Anticipated expiration: 2009-03-07
Also published as: FR2628345B1; DE3907659A1; IT1219856B; IT8847706A0

Abstract

Centrifugeuse de sédimentation pouvant être commandée à distance, caractérisée en ce qu'elle comporte un corps de rotor en forme de tambour 2 cylindrique, tournant autour d'un axe vertical, ouvert à la base, situé à l'intérieur d'une structure fixe constituée par une enveloppe extérieure 1 qui entoure ledit tambour, par un conduit d'alimentation 13 du mélange à séparer, par un conduit d'injection de liquides et/ou d'aérosols de lavage 15, et par deux conduits d'évacuation 21, destinés à envoyer vers l'extérieur le liquide clarifié et le dépôt solide.Remotely controllable sedimentation centrifuge, characterized in that it has a rotor body in the form of a cylindrical drum 2, rotating around a vertical axis, open at the base, located inside a fixed structure constituted by an outer casing 1 which surrounds said drum, by a supply pipe 13 of the mixture to be separated, by an injection pipe for liquids and / or washing aerosols 15, and by two discharge pipes 21, intended to send the clarified liquid and the solid deposit to the outside.

Description

La présente invention a pour objet une machine de séparation centrifuge,The present invention relates to a centrifugal separation machine,

particulièrement destinée auxparticularly intended for

réalisations devant être commandées à distance. achievements to be controlled remotely.

On sait que la clarification des liquides est l'une des opérations industrielles les plus importantes. Les équipements le plus fréquemment utilisés pour la clarification des solutions contenant des suspensions fines, consistent en différents types de centrifugeuses de sédimentation qui trouvent aussi une application dans It is known that the clarification of liquids is one of the most important industrial operations. The most frequently used equipment for clarifying solutions containing fine suspensions consists of different types of sedimentation centrifuges which also find application in

l'industrie nucléaire. Sous l'action de la force centri- nuclear industry. Under the action of the centric force

fuge, les particules solides se déplacent radialement, et se déposent sur les parois du tambour rotatif. Ce dépôt est évacué soit en continu, soit périodiquement, suivant the solid particles move radially and settle on the walls of the rotating drum. This deposit is evacuated either continuously or periodically, depending on

le type de séparateur utilisé.the type of separator used.

Il existe deux types fondamentaux de centrifugeu- There are two basic types of centrifuge -

ses de sédimentation, ? savoir les centrifugeuses conti- its sedimentation,? know the centrifuges conti-

nues (' tambour horizontal et vertical,. vis sans fin, double cône, etc.) et les centrifugeuses périodiques dans lesquelles le dépôt est généralement enlevé par des moyens mécaniques, lorsqu'il a atteint une épaisseur donnée. Tous les dispositifs de sédimentation mentionnés cidessus présentent toutefois différents inconvénients, parmi lesquels: (A) Impossibilité de remplacer, à distance ou directement, la centrifugeuse hors service, sans coupure ni/ou déconnexion des circuits de branchement de la centrifugeuse. (B) Impossibilité de laver le dépôt à l'intérieur bare (horizontal and vertical drum, worm, double cone, etc.) and periodic centrifuges in which the deposit is generally removed by mechanical means, when it has reached a given thickness. However, all the sedimentation devices mentioned above have various drawbacks, including: (A) Impossibility of replacing the centrifuge out of service, remotely or directly, without cutting or / or disconnecting the centrifuge connection circuits. (B) Impossible to wash the deposit inside

de la centrifugeuse de sédimentation. of the sedimentation centrifuge.

(C) Complexité mécanique du système d'évacuation du dépôt qui peut provoquer des défaillances dans le (C) Mechanical complexity of the deposit evacuation system which can cause failures in the

fonctionnement de la centrifugeuse.operation of the centrifuge.

(D) Forte teneur en liquide du dépôt qui limite le (D) High liquid content of the deposit which limits the

domaine d'application de ces appareillages. field of application of these devices.

La principale limitation imposée à l'utilisation des centrifugeuses de sédimentation selon l'état de la technique, en particulier dans leurs applications à distance, provient essentiellement de la fréquence reiativement grande de remplacement de l'ensemble du rotor et des organes d'évacuation, à cause de dommages mécaniques. The main limitation imposed on the use of sedimentation centrifuges according to the state of the art, in particular in their remote applications, comes essentially from the reiatively high frequency of replacement of the whole of the rotor and of the evacuation organs, due to mechanical damage.

En l'absence d'une solution permettant le rempla- In the absence of a solution allowing the replacement

cement rapide des composants hors service, l'inconvénient mentionné cidessus se traduit par des arrêts de longue durée des installations, surtout dans leurs applications nucléaires, ou dans le cas du traitement de liquides toxiques. L'invention a pour but de proposer un dispositif de sédimentation qui résout les problèmes mentionnés plus haut, tant du point de vue de la construction que du fast cementation of out-of-service components, the above-mentioned drawback results in long-term shutdowns of the installations, especially in their nuclear applications, or in the case of the treatment of toxic liquids. The object of the invention is to propose a sedimentation device which solves the problems mentioned above, both from the point of view of construction and of

point de vue fonctionnel.functional point of view.

Ce but est atteint suivant l'invention avec un dispositif de sédimentation comportant une enveloppe extérieure cylindrique, à accès vertical, solidaire d'une structure de soutien, un tambour rotatif ouvert a la base, monté à l'intérieur de ladite enveloppe-et coaxial avec celle- ci, un groupe moteur solidaire de la structure fixe et relié mécaniquement au tambour, un conduit d'amenée du mélange solide-liquide à séparer, placé sur le même axe que le tambour et débouchant à proximité du sommet du tambour, une série de trous périphériques pratiqués à la base du tambour, pour la sortie du liquide épuré, un second tube introduit dans le tambour et destiné à injecter sous pression une solution de lavage This object is achieved according to the invention with a sedimentation device comprising a cylindrical outer envelope, with vertical access, integral with a support structure, a rotary drum open at the base, mounted inside said envelope and coaxial with this, a motor unit secured to the fixed structure and mechanically connected to the drum, a conduit for supplying the solid-liquid mixture to be separated, placed on the same axis as the drum and opening out near the top of the drum, a series of peripheral holes made at the base of the drum, for the outlet of the purified liquid, a second tube introduced into the drum and intended to inject a washing solution under pressure

et/ou de rupture de la couche de dépôt, également soli- and / or rupture of the deposition layer, also solid

daire de la structure fixe, et un collecteur en forme d'entonnoir situé au-dessous du tambour, et ayant pour of the fixed structure, and a funnel-shaped collector located below the drum, and having for

but d'évacuer périodiquement le dépôt. purpose of periodically evacuating the deposit.

Toujours selon l'invention, l'ensemble comprenant le tambour avec ses paliers, le moteur et la plaque d'accouplement, est relié à la structure fixe, de manière amovible, de façon à pouvoir effectuer, éventuellement même par commande à distance, les opérations d'entretien, de réparation et/ou de remplacement de cet ensemble, sans Still according to the invention, the assembly comprising the drum with its bearings, the motor and the coupling plate, is connected to the fixed structure, in a removable manner, so as to be able to perform, possibly even by remote control, the maintenance, repair and / or replacement of this assembly, without

aucune intervention sur les conduits d'amenée, d'injec- no intervention on the supply or injection pipes

tion et d'évacuation.tion and disposal.

Diverses autres caractéristiques de l'invention Various other features of the invention

ressortent de la description détaillée qui suit. Un mode emerge from the detailed description which follows. A way

de réalisation préféré de l'invention est illustré à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés, auxquels: La figure 1 est une vue en coupe partielle de la centrifugeuse de sédimentation suivant l'invention, La figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1, montrant une variante simplifiée, La figure 3 montre de manière schématique la possibilité de démonter à distance toutes les parties preferred embodiment of the invention is illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a partial section view of the sedimentation centrifuge according to the invention, FIG. 2 is a view similar to that of Figure 1, showing a simplified variant, Figure 3 shows schematically the possibility of remotely dismantling all parts

mobiles de la centrifugeuse.of the centrifuge.

A la figure 1, la référence 1 désigne l'enveloppe de protection extérieure, solidaire d'une structure de soutien et d'ancrage, non représentée. A l'intérieur.de l'enveloppe 1, le tambour 2 coaxial avec l'enveloppe, est monté de manière à pouvoir tourner, grâce aux deux paliers 3 portés par un collet 4 solidaire de la plaque d'accouplement 5. Le moyen 6 porté par le tambour 2, est mis en rotation par un moteur non représenté, qui agit In Figure 1, the reference 1 designates the outer protective envelope, integral with a support and anchoring structure, not shown. Inside the casing 1, the drum 2 coaxial with the casing, is mounted so as to be able to rotate, by virtue of the two bearings 3 carried by a collar 4 secured to the coupling plate 5. The means 6 carried by the drum 2, is rotated by a motor, not shown, which acts

sur le pignon 7.on the pinion 7.

La plaque d'accouplement 5 est assemblée en 8 à l'enveloppe extérieure 1, par un système mécanique désaccouplable quelconque- de manière à permettre de séparer facilement tout l'ensemble (tambour 2, plaque 5 The coupling plate 5 is assembled at 8 to the outer casing 1, by any uncouplable mechanical system - so as to allow the entire assembly to be easily separated (drum 2, plate 5

et collet 4) de la structure fixe.and collar 4) of the fixed structure.

A-la base de l'enveloppe extérieure 1 est fixé un entonnoir 9, solidaire de celui-ci, et ayant un conduit axial d'évacuation 10, et un bord 11 qui pénètre dans la gorge de base 12 du tambour 2. Un conduit d'amenée 13 de la suspension à épurer, traverse l'entonnoir 9 et se termine près du sommet fermé du tambour 2, dans une A-the base of the outer casing 1 is fixed a funnel 9, integral with the latter, and having an axial discharge duct 10, and an edge 11 which penetrates into the base groove 12 of the drum 2. A duct 13 for the suspension to be purified, crosses the funnel 9 and ends near the closed top of the drum 2, in a

position adjacente à la pompe centrifuge à ailettes 14. position adjacent to the centrifugal impeller pump 14.

Un second conduit d'amenée 15 traverse aussi l'entonnoir 9, et se termine légèrement au-dessous du conduit 13. A proximité de la base ouverte, le tambour 2 porte une gorge périphérique intérieure 16 communiquant avec une série de passages radiaux 17 espacés, inclines vers le haut, et se terminant par les trous 18 qui débouchent dans l'espace intermédiaire 19, compris entre l'enveloppe fixe 1 et le tambour rotatif 2. A la base de cet espace intermédiaire est fixé l'anneau de fermeture A second supply conduit 15 also crosses the funnel 9, and ends slightly below the conduit 13. Near the open base, the drum 2 carries an inner peripheral groove 16 communicating with a series of spaced radial passages 17 , inclined upwards, and ending in the holes 18 which open into the intermediate space 19, between the fixed casing 1 and the rotary drum 2. At the base of this intermediate space is fixed the closing ring

portant le passage de sortie 21.carrying the outlet passage 21.

Le fonctionnement est le suivant: le mélange liquide-solide à séparer est envoyé par le conduit 13, à l'intérieur du tambour 2, pendant la rotation de celui-ci, et est capté par la pompe 14 qui le projette contre la surface intérieure du tambour. Celle-ci est munie d'ailettes parallèles espacées 22 ayant pour but d'empêcher l'effet de "glissement" de la suspension d'alimentation. Dans le tambour, la solution se déplace vers le bas; pendant ce déplacement, les particules solides se déplacent radialement, sous l'effet de la The operation is as follows: the liquid-solid mixture to be separated is sent through the conduit 13, inside the drum 2, during the rotation thereof, and is picked up by the pump 14 which projects it against the interior surface of the drum. This is provided with spaced parallel fins 22 intended to prevent the "sliding" effect of the supply suspension. In the drum, the solution moves down; during this displacement, the solid particles move radially, under the effect of the

force centrifuge, et se déposent sur la surface inté- centrifugal force, and settle on the inner surface

rieure du tambour 2. Au fur et à mesure qu'il arrive à la rainure 16, le liquide clarifié remonte le long des passages inclinés 17, et à travers les trous 18 tombe dans l'espace intermédiaire 19, et est évacué par le drum 2. As it arrives at the groove 16, the clarified liquid rises along the inclined passages 17, and through the holes 18 falls into the intermediate space 19, and is evacuated by the

passage de sortie 21.outlet passage 21.

Lorsque sur la paroi du tambour-2, le dépôt a l'épaisseur voulue, on coupe l'alimentation 13 de la When, on the wall of the drum-2, the deposit has the desired thickness, the supply 13 of the

centrifugeuse, et pour compacter les dépôts, la centrifu- centrifuge, and to compact the deposits, the centrifuge

geuse est maintenue en mouvement pendant quelques minu- is kept in motion for a few minutes

tes. La centrifugeuse fonctionnant toujours normalement, on envoie alors une solution de lavage pour déplacer le liquide clarifié. Après cette opération, on diminue your. Since the centrifuge is still operating normally, a washing solution is then sent to move the clarified liquid. After this operation, we decrease

lentement la vitesse de rotation, et au moment o l'accé- the rotation speed slowly, and when

lération centrifuge se rapproche de la force de gravité, la solution de lavage qui se trouve au-dessus du dépôt, sort par les trous 18, jusqu'à ce que la centrifugeuse the centrifugal leration approaches the force of gravity, the washing solution which is above the deposit, comes out through the holes 18, until the centrifuge

soit totalement vidangée.is completely drained.

Pour laver le dépôt, on augmente la vitesse, et par le tube 15 percé de trous ou de fentes, on injecte, sous une forte pression, la solution de lavage qui décroche le dépôt et le lave. La quantité de solution de lavage ne peut évidemment pas être supérieure au volume libre se trouvant au-dessus du dépôt à l'intérieur du tambour. Pour compacter à nouveau le dépôt mélangé, la centrifugeuse doit tourner pendant quelques minutes, sans injecter davantage de liquide de lavage. A ce moment 1A, comme décrit plus haut, et alors que la centrifugeuse continue de fonctionner normalement, on envoie une solution pour déplacer la solution, après lavage. Cette To wash the deposit, the speed is increased, and by the tube 15 pierced with holes or slots, the washing solution which detaches the deposit is injected under high pressure and washes it. The amount of washing solution can obviously not be greater than the free volume located above the deposit inside the drum. To compact the mixed deposit again, the centrifuge must run for a few minutes, without injecting more washing liquid. At this time 1A, as described above, and while the centrifuge continues to operate normally, a solution is sent to move the solution, after washing. This

opération peut être répétée aussi souvent que nécessaire. operation can be repeated as often as necessary.

Après lavage, on diminue la vitesse de rotation jusqu'à ce que l'accélération centrifuge ait une valeur bien inférieure à l'accélération de gravité; puis, par le tube percé 15, on introduit le liquide de décrochement du dépôt, sous une forte pression. Ce liquide brise la surface du dépôt qui tombe dans l'entonnoir 9, et finit After washing, the speed of rotation is reduced until the centrifugal acceleration has a value much lower than the gravity acceleration; then, through the pierced tube 15, the deposit dropout liquid is introduced under high pressure. This liquid breaks the surface of the deposit which falls into the funnel 9, and finishes

par sortir par le tube 10. Apres cette séquence d'opéra- by exiting through tube 10. After this sequence of operations-

tions, la centrifugeuse se trouve dans les conditions the centrifuge is in the conditions

initiales, et peut effectuer un nouveau cycle. initials, and can cycle again.

Selon les exigences du procédé, le dépôt peut aussi être évacué à distance, et télécommandé en même temps que le tambour de la centrifugeuse, ce qui élimine Depending on the process requirements, the deposit can also be removed remotely, and remotely controlled at the same time as the centrifuge drum, which eliminates

toutes les opérations indiquées ci-dessus ou presque. almost all of the above operations.

La figure 2 à laquelle les mêmes références désignent des éléments déjà décrits, représente une variante simplifiée. Dans celle-ci, le bord inférieure du tambour 2 se termine légèrement au-dessus de l'entonnoir 9, de sorte que le liquide clarifié et la solution de lavage sont directement envoyés vers la sortie 21. Le fonctionnement est en tous points semblable à celui déjA FIG. 2, to which the same references designate elements already described, represents a simplified variant. In it, the lower edge of the drum 2 ends slightly above the funnel 9, so that the clarified liquid and the washing solution are directly sent to the outlet 21. The operation is similar in all respects to that already

décrit.described.

La figure 3 indique la possibilité de démonter A Figure 3 shows the possibility of dismantling A

distance l'ensemble des parties mobiles de la centrifu- distance all moving parts of the centrifuge

geuse. Comme il ressort clairement de cette figure, si l'on désolidarise les éléments de liaison 8, il est possible de séparer l'ensemble comprenant le tambour et la plaque d'accouplement 5, de la structure fixe, qui comprend l'enveloppe extérieure 1 et tous les conduits geuse. As is clear from this figure, if the connecting elements 8 are separated, it is possible to separate the assembly comprising the drum and the coupling plate 5, from the fixed structure, which comprises the outer casing 1 and all the conduits

d'alimentation et d'évacuation.supply and discharge.

Il ressort de ce qui précède que le dispositif suivant l'invention présente de nombreux avantages par It appears from the above that the device according to the invention has numerous advantages by

rapport aux modes de réalisation connus, dont les princi- compared to known embodiments, including the main

paux sont les suivants: 1. Télécommande, avec possibilité de remplacer distance le tambour, sans couper ni déconnecter les circuits de branchement. En effet, tous les branchements avec le reste de l'installation sont réalisés sur la are the following: 1. Remote control, with the possibility of replacing the drum from a distance, without cutting or disconnecting the connection circuits. Indeed, all connections with the rest of the installation are made on the

partie fixe.fixed part.

2. Evacuation du dépôt solide séparé, sans utili- 2. Evacuation of the separated solid deposit, without use

sation de composants mécaniques, mais simplement par sation of mechanical components, but simply by

gravité, en réduisant la vitesse de la centrifugeuse. gravity, reducing the speed of the centrifuge.

3. Décrochement du dépôt solide séparé par 3. Unhooking of the solid deposit separated by

l'action d'une "lame liquide" produite grâce au disposi- the action of a "liquid blade" produced thanks to the

tif particulier du vaporisateur de liquide de lavage sous pression, d'o suppression des composants mécaniques tels que couteaux, lames, racloirs, etc. 4. Impossibilité de colmatage, même en cas d'arrêt du rotor, car les solutions s'écoulent par les conduits special purpose of the pressure washing liquid sprayer, where mechanical components such as knives, blades, scrapers, etc. are removed. 4. Impossibility of clogging, even if the rotor stops, because the solutions flow through the conduits

de sortie ordinaires.ordinary output.

5. Suppression de la possibilité d'endommager les paliers, car ceux-ci se trouvent dans une zone séparée de l'intérieur du tambour, sans contact possible avec les 5. Elimination of the possibility of damaging the bearings, as they are located in a separate area inside the drum, without possible contact with the

liquides corrosifs et les aérosols. corrosive liquids and aerosols.

6. Transfert à distance et télécommandé du solide séparé. Les dommaines d'application de la centrifugeuse de sédimentation selon l'invention concernent la chimie de séparation liquide-solide, tant dans le secteur nucléaire 6. Remote and remote controlled transfer of the separated solid. The problems of application of the sedimentation centrifuge according to the invention relate to liquid-solid separation chemistry, both in the nuclear sector

(épuration des alimentations) que dans le secteur tradi- (purification of power supplies) than in the traditional sector

tionnel, pour l'épuration des effluents industriels. tional, for the purification of industrial effluents.

Claims

1. Remote-controlled sedimentation centrifuge, characterized in that it comprises a cylindrical drum-shaped rotor body (2), rotating around a vertical axis, open at the base, located from the inside '.a fixed structure constituted by an outer envelope (1) which surrounds said drum, by a supply pipe (13) of the separated mixture, by a pipe for injecting liquids and / or washing aerosols (15) , and by two discharge conduits (21), intended. send the clarified liquid outwards

and the solid deposit.

2. Centrifuge according to claim 1, charac-

characterized in that said drum (2) is carried by a coupling plate provided with removable means for mounting the rotating assembly on said fixed structure,

so as to be able to separate, even remotely

god, said drum and all the organs attached to it

connected, without any intervention on the associated conduits

ciés. the fixed structure.

3. Centrifuge according to one of claims 1 and 2,

characterized in that said drum is provided along the lower edge with an inner peripheral groove (16), communicating with a series of upwardly inclined passages (17), which open into an intermediate space between the drum (2) and the outer casing (1),

carrying a discharge conduit (21) for the purified liquid.

4. Centrifuge according to one of claims 1 to 3,

characterized in that said drum (2) is terminated at the base, by a continuous edge from which the clarified liquid falls

in said intermediate evacuation space (19).

5. Centrifuge according to one of claims 1 to 4,

characterized in that below the ends of the open base of the drum, is arranged a collector in

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funnel shape (9), for the periodic extraction of the deposit.

6. Centrifuge according to one of claims 1 to 5,

characterized in that the conduit for introducing the mixture to be separated (13) is placed on the same axis as the drum (2), and in that the end through which said conduit opens, is located near a pump centrifugal (14), having the task of projecting the solution onto the walls of the drum, without any contact

possible with the bearing area (3) associated with the drum

bour.

7. Centrifuge according to one of claims 1 to 6,

characterized in that the deposit which adheres to the surface

inside of the drum (2), is washed, disintegrated and

ché under the action of solutions under pressure, injected inside the drum, by a conduit pierced with holes (18) and / or slots, integral with the fixed structure, placed inside the drum, while the extraction of said disaggregated deposit, is done by gravity, reducing

the speed of rotation of the drum.

8. Centrifuge according to one of claims 1 to 7,

characterized in that to carry out the clarification and washing phases, only the

variation of the centrifugal force, without involving-

no mechanical parts.

9. Centrifuge according to one of claims 1 to 8,

characterized in that the inner surface of the drum is provided with a series of spaced parallel vertical fins which are intended to prevent the 'sliding' of

the feeding solution.