FR2676657A1

FR2676657A1 - Diffusion tower

Info

Publication number: FR2676657A1
Application number: FR9106082A
Authority: FR
Inventors: Giorgi Jean-Claude
Original assignee: IRIS GIE
Current assignee: IRIS GIE
Priority date: 1991-05-21
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1992-11-27

Abstract

Diffusion tower for the treatment of vegetable matter with a liquid, especially for the extraction of sugar from sugar beet, consisting of a cylindrical enclosure (10) with a vertical axis and a central barrel (12) placed on the axis of the enclosure so as to form a channel of annular section where the divided solid matter subjected to the diffusion moves from the bottom upwards while the liquid moves from the top downwards by gravity. To simplify the construction of the tower and to reduce its costs and maintenance charges, the central barrel (12) is stationary and the tower is equipped with pumping devices (16) creating a rotational movement of the solid matter and of the liquid around the axis of the tower.

Description

La présente invention concerne les installations de diffusion pour le traitement de produits d'origine végétale, notamment pour l'extraction du sucre des betteraves à sucre, et a trait plus particulièrement aux tours de diffusion. The present invention relates to diffusion installations for the treatment of products of plant origin, in particular for the extraction of sugar from sugar beets, and relates more particularly to diffusion towers.

Les appareils connus de ce genre sont constitués par une enveloppe tubulaire verticale et un arbre ou fût vertical disposé dans l'axe de l'enveloppe de façon à former un canal à section annulaire où les cossettes de betteraves se déplacent de bas en haut tandis que le liquide se déplace de haut en bas, par gravité. Les cossettes sont introduites avec du jus de diffusion recyclé dans le bas de la tour au moyen d'une pompe et sont déplacées vers le haut au moyen de pales fixées à intervalles réguliers sur l'arbre central, qui est entraîné en rotation; ces pales sont inclinées par rapport à un plan horizontal, et des organes d'arrêt fixés sur l'enveloppe, entre les volumes balayés par les pales, de façon à ne pas gêner leur rotation, empêchent la masse des cossettes de tourner, de sorte que les pales exercent sur les cossettes une force ascendante assurant leur déplacement vers le haut. Known devices of this kind consist of a vertical tubular casing and a vertical shaft or barrel arranged in the axis of the casing so as to form a channel with an annular section where the beet pods move from bottom to top while the liquid moves up and down, by gravity. The pods are introduced with recycled diffusion juice into the bottom of the tower by means of a pump and are moved upwards by means of blades fixed at regular intervals to the central shaft, which is rotated; these blades are inclined relative to a horizontal plane, and stop members fixed on the envelope, between the volumes swept by the blades, so as not to impede their rotation, prevent the mass of the pods from turning, so that the blades exert on the chips an ascending force ensuring their displacement upwards.

Sur ces appareils, le montage de l'arbre portant les pales et son entraînement en rotation nécessitent des moyens relativement compliqués et coûteux et sujets à des pannes. De plus, dans certains appareils, les cossettes ont tendance à s'amasser devant les organes d'arrêt ce qui crée des passages préférentiels pour le liquide d'extraction et diminue l'efficacité de la diffusion. On these devices, mounting the shaft carrying the blades and driving it in rotation requires relatively complicated and expensive means which are subject to breakdowns. In addition, in some devices, the pods tend to collect in front of the stop members which creates preferential passages for the extraction liquid and reduces the efficiency of the diffusion.

On a proposé d'utiliser des tours de diffusion ne comportant aucun organe de transport ou d'arrêt dans l'espace entre l'enveloppe extérieure et le fût central, le mouvement ascendant des cossettes étant créé dans ce cas uniquement par l'introduction sous pression des cossettes au bas de la tour, au moyen d'une pompe, d'une vis sans fin ou d'un bras rotatif en forme de coin. Dans ces appareils, les cossettes ne sont soumises à aucune agitation pendant leur mouvement ascendant et les échanges massiques entre les cossettes et le liquide sont peu intenses. It has been proposed to use diffusion towers comprising no transport or stop member in the space between the outer casing and the central barrel, the upward movement of the pods being created in this case only by the introduction under pressure of the pods at the bottom of the tower, using a pump, a worm screw or a wedge-shaped rotating arm. In these devices, the pods are not subjected to any agitation during their upward movement and the mass exchanges between the pods and the liquid are not very intense.

Le but de la présente invention est de fournir une tour de diffusion qui ne présente pas les inconvénients des tours connues et, en particulier, ne comporte pas d'équipement mécanique de transport complexe et coûteux, et dans laquelle les cossettes sont cependant soumises à une agitation intense favorisant les échanges massiques et réduisant le risque d'infection. The object of the present invention is to provide a diffusion tower which does not have the drawbacks of known towers and, in particular, does not include mechanical equipment for complex and expensive transport, and in which the pods are however subjected to a intense agitation promoting mass exchanges and reducing the risk of infection.

La tour de diffusion objet de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un fût central fixe et en ce qu'elle est équipée de dispositifs de pompage créant un mouvement de rotation, autour de l'axe de la tour, des cossettes et du liquide d'extraction. Des dispositifs de pompage seront, de préférence, placés à différents niveaux de la tour. Les courants engendrés par les dispositifs de pompage dans la masse des cossettes pourront être orientés vers le haut pour créer un mouvement ascendant des cossettes. En variante, ce mouvement ascendant pourra être créé ou aidé par des pales convenablement inclinées fixées sur l'enveloppe et/ou sur le fût central de la tour. Les dispositifs de pompage pourront comporter des injecteurs, éjecteurs, hélices, roues de turbines, etc ... The diffusion tower object of the invention is characterized in that it comprises a fixed central barrel and in that it is equipped with pumping devices creating a rotational movement, around the axis of the tower, of the pods and extraction liquid. Pumping devices will preferably be placed at different levels of the tower. The currents generated by the pumping devices in the mass of the pods can be oriented upwards to create an upward movement of the pods. As a variant, this upward movement may be created or helped by suitably inclined blades fixed on the envelope and / or on the central shaft of the tower. The pumping devices may include injectors, ejectors, propellers, turbine wheels, etc.

placés à l'intérieur de la tour. En variante, ils pourront être constitués par des pompes placées à l'extérieur de la tour et dont l'aspiration et le refoulement seront reliées à l'intérieur de la tour par des tuyaux raccordés, par exemple tangentiellement, à l'enveloppe de la tour de façon à engendrer un mouvement de rotation des cossettes et du liquide. Dans ce dernier cas, le fluide véhiculé par les pompes pourra être le mélange de cossettes et de liquide, ou le liquide seul, débarrassé des cossettes par des dispositifs de tamisage.placed inside the tower. As a variant, they could be constituted by pumps placed outside the tower and whose suction and discharge will be connected inside the tower by pipes connected, for example tangentially, to the envelope of the turn so as to generate a rotational movement of the chips and the liquid. In the latter case, the fluid carried by the pumps may be the mixture of pods and liquid, or the liquid alone, freed from the pods by sieving devices.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, la partie supérieure de la tour sera équipée de moyens pour entraîner en rotation, autour de l'axe de la tour, la masse de cossettes émergeant du liquide au sommet de la tour. Ces moyens pourront être constitués soit par une virole montée rotative à l'intérieur de la tour, concentriquement à l'enveloppe, soit par des injections tangentielles le long de la surface intérieure de l'enveloppe, de tout ou partie du liquide utilisé pour l'extraction, soit par des rateaux rotatifs. L'utilisation de ces moyens peut permettre de se dispenser de l'emploi de dispositifs de pompage dans la partie supérieure de la tour. According to another characteristic of the invention, the upper part of the tower will be equipped with means for rotating, around the axis of the tower, the mass of pods emerging from the liquid at the top of the tower. These means may be constituted either by a ferrule rotatably mounted inside the tower, concentrically with the envelope, or by tangential injections along the interior surface of the envelope, of all or part of the liquid used for the extraction, either by rotary rakes. The use of these means can dispense with the use of pumping devices in the upper part of the tower.

Une solution particulièrement intéressante consisterait à placer un dispositif de pompage créant une rotation des cossettes et du liquide au bas de la tour et des moyens entraînant en rotation la masse des cossettes émergeant du liquide au sommet de la tour.A particularly interesting solution would be to place a pumping device creating a rotation of the pods and liquid at the bottom of the tower and means rotating the mass of pods emerging from the liquid at the top of the tower.

D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non-limitatif, quelques formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins
La figure 1 représente schématiquement, partiellement en coupe et partiellement en élévation, une tour de diffusion conforme à l'invention
La figure 2 est une vue en coupe transversale de la tour de diffusion de la figure 1
La figure 3 est une coupe transversale d'une tour de diffusion illustrant une autre forme de réalisation de l'invention ;
La figure 4 est une vue en coupe verticale de la partie supérieure d'une tour de diffusion montrant une autre forme de réalisation du dispositif de mise en rotation des cossettes épuisées au sommet de la tour; et
La figure 5 est une vue en coupe transversale de la partie supérieure d'une tour de diffusion montrant encore une autre forme de réalisation du dispositif de mise en rotation des cossettes épuisées.Other characteristics of the invention will appear on reading the description which follows and refers to the accompanying drawings which show, by way of non-limiting example, some embodiments of the invention. On these drawings
Figure 1 shows schematically, partially in section and partially in elevation, a diffusion tower according to the invention
Figure 2 is a cross-sectional view of the diffusion tower of Figure 1
Figure 3 is a cross section of a diffusion tower illustrating another embodiment of the invention;
Figure 4 is a vertical sectional view of the upper part of a diffusion tower showing another embodiment of the device for rotating the spent pods at the top of the tower; and
Figure 5 is a cross-sectional view of the upper part of a diffusion tower showing yet another embodiment of the device for rotating spent pods.

La tour représentée sur la figure 1 est constituée par une enveloppe cylindrique à axe vertical 10 et un fût cylindrique central 12 placé à l'intérieur de l'enveloppe et délimitant avec celle-ci un espace à section annulaire ; l'enveloppe et le fût sont fixes. Des pales horizontales 14 fixées par leurs extrémités sur le fût et l'enveloppe sont disposées transversalement dans cet espace annulaire. Ces pales sont disposées suivant des cercles, à différents niveaux de la tour, ou suivant une ou plusieurs hélices; toute autre disposition de ces pales peut aussi convenir. Les plans des pales forment un angle avec le plan horizontal. Des pales peuvent être prévues sur toute la hauteur de la tour ou seulement dans sa partie inférieure. The tower shown in FIG. 1 is constituted by a cylindrical casing with a vertical axis 10 and a central cylindrical barrel 12 placed inside the casing and delimiting therewith a space of annular section; the envelope and the barrel are fixed. Horizontal blades 14 fixed by their ends to the barrel and the casing are arranged transversely in this annular space. These blades are arranged in circles, at different levels of the tower, or according to one or more propellers; any other arrangement of these blades may also be suitable. The planes of the blades form an angle with the horizontal plane. Blades can be provided over the entire height of the tower or only in its lower part.

Des pompes 16 dont l'aspiration et le refoulement sont reliés à l'intérieur de la tour par des tuyaux raccordés tangentiellement à l'enveloppe 10 sont disposées à différents niveaux. Pumps 16 whose suction and discharge are connected to the interior of the tower by pipes tangentially connected to the casing 10 are arranged at different levels.

A la base de la tour, une grille 18 formant tamis permet de séparer des cossettes de betteraves le jus de diffusion qui est aspiré par une pompe 20. Ce jus est envoyé dans un mélangeur 22 qui reçoit les cossettes de betteraves en 24. Le mélange des cossettes et d'une partie du jus est envoyé au bas de la tour par une pompe 26 et introduit tangentiellement dans l'espace annulaire de façon à créer dans cet espace un mouvement de rotation des cossettes et du jus dans le sens de la flèche F. Du fait de leur inclinaison, les pales 14 adjacentes à l'entrée du mélange transforment ce mouvement circulaire plan en un mouvement ayant une composante verticale ascendante assurant le déplacement vers le haut des cossettes. At the base of the tower, a grid 18 forming a sieve makes it possible to separate the beet pods from the diffusion juice which is sucked up by a pump 20. This juice is sent to a mixer 22 which receives the beet pods at 24. The mixture cossettes and part of the juice is sent to the bottom of the tower by a pump 26 and tangentially introduced into the annular space so as to create in this space a rotational movement of the cossettes and juice in the direction of the arrow F. Due to their inclination, the blades 14 adjacent to the entry of the mixture transform this planar circular movement into a movement having an upward vertical component ensuring the upward movement of the pods.

Le mouvement de rotation est entretenu à différents niveaux par les pompes 16 qui aspirent le mélange de jus et de cossettes et le réintroduisent tangentiellement dans la tour. The rotational movement is maintained at different levels by the pumps 16 which suck the mixture of juice and pods and reintroduce it tangentially into the tower.

A son sommet, la tour est équipée d'un dispositif permettant d'entraîner en rotation la masse des cossettes épuisées qui émerge du liquide. Pour permettre l'égouttage des cossettes avant leur évacuation, on maintient en effet le niveau supérieur du liquide 28 en-dessous du plan horizontal 30 où s'effectue le déchargement des cossettes. Si cette masse n'était pas entraînée en rotation elle freinerait la rotation du mélange de cossettes et de liquide dans la partie supérieure de la tour. Ce dispositif est constitué par une virole 32 dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de l'enveloppe 10 et qui est montée concentriquement à l'intérieur de celle-ci. At its top, the tower is equipped with a device making it possible to rotate the mass of spent pods which emerges from the liquid. To allow the draining of the pods before their evacuation, the upper level of the liquid 28 is indeed maintained below the horizontal plane 30 where the pods are unloaded. If this mass was not driven in rotation it would slow down the rotation of the mixture of pods and liquid in the upper part of the tower. This device consists of a ferrule 32 whose diameter is slightly less than that of the casing 10 and which is mounted concentrically inside the latter.

Cette virole est supportée par l'enveloppe de façon à pouvoir tourner autour de son axe, qui coïncide avec l'axe vertical de la tour ; elle est entraînée en rotation par un groupe motoréducteur 34.This ferrule is supported by the casing so that it can rotate around its axis, which coincides with the vertical axis of the tower; it is rotated by a geared motor group 34.

Les cossettes épuisées sont déchargées au moyen d'une vis sans fin 36 et évacuées par un transporteur 38. The spent pods are discharged by means of an endless screw 36 and removed by a conveyor 38.

De l'eau froide est déversée sur les cossettes épuisées par des rampes d'arrosage 40 et de l'eau chaude est introduite en 42 dans la tour. Les débits d'eau froide et chaude et le débit de la pompe 20 sont réglés pour maintenir constant le niveau supérieur du liquide 28. Une partie de l'eau peut être introduite dans l'espace entre l'enveloppe 10 et la virole 32 pour y créer une circulation réduisant les risques d'infection dans cette zone. Cold water is poured on the spent pods by spray bars 40 and hot water is introduced at 42 into the tower. The cold and hot water flow rates and the flow rate of the pump 20 are adjusted to keep the upper liquid level 28 constant. Part of the water can be introduced into the space between the casing 10 and the shell 32 to create circulation to reduce the risk of infection in this area.

Le mélange aspiré par les pompes 16 pourrait être introduit dans la tour au moyen d'injecteurs ou d'éjecteurs convenablement disposés dans l'espace annulaire entre fût et enveloppe pour engendrer le mouvement circulaire requis. Les injecteurs ou éjecteurs pourraient être alimentés exclusivement par du liquide en plaçant des tamis arrêtant les cossettes sur les orifices de l'enveloppe reliés à l'aspiration des pompes. The mixture sucked by the pumps 16 could be introduced into the tower by means of injectors or ejectors suitably arranged in the annular space between barrel and envelope to generate the required circular movement. The injectors or ejectors could be supplied exclusively with liquid by placing screens stopping the pods on the orifices of the casing connected to the suction of the pumps.

Des pompes de circulation, remplissant la même fonction que les pompes 16, pourraient aussi être placées à l'intérieur du fût 12, l'aspiration et le refoulement de ces pompes étant reliés à des orifices percés dans la paroi du fût. Circulation pumps, fulfilling the same function as the pumps 16, could also be placed inside the barrel 12, the suction and discharge of these pumps being connected to holes drilled in the wall of the barrel.

Au lieu des pompes extérieures à la tour, on pourrait utiliser des organes de pompage 44, tels que des hélices ou des roues de turbine, placés à l'intérieur de la tour, comme représenté sur la figure 3. Instead of the pumps external to the tower, one could use pumping members 44, such as propellers or turbine wheels, placed inside the tower, as shown in FIG. 3.

Les courants créés par les pompes 16 et 20 ou les organes de pompage 44 pourraient avoir une composante verticale ascendante. Dans ce cas, le nombre de pales pourrait être réduit et on pourrait même envisager de supprimer toutes les pales, le mouvement ascendant des cossettes étant dû uniquement aux courants créés par les pompes ou organes de pompage. The currents created by the pumps 16 and 20 or the pumping members 44 could have an upward vertical component. In this case, the number of blades could be reduced and one could even consider eliminating all the blades, the upward movement of the pods being due only to the currents created by the pumps or pumping members.

Le nombre et la disposition des pompes ou organes de pompage seront choisis en fonction de la nature des matières traitées et des conditions de traitement. On peut envisager de supprimer toutes les pompes intermédiaires, le mouvement de rotation des cossettes et du liquide étant engendré uniquement par la pompe d'alimentation 26 et par le dispositif de mise en rotation des cossettes épuisées émergeant du liquide au sommet de la tour. The number and arrangement of pumps or pumping devices will be chosen according to the nature of the materials treated and the treatment conditions. It is possible to envisage eliminating all the intermediate pumps, the rotational movement of the pods and of the liquid being generated only by the feed pump 26 and by the device for rotating the spent pods emerging from the liquid at the top of the tower.

Pour entraîner en rotation la masse des cossettes épuisées émergeant du liquide au sommet de la tour, on pourra utiliser, à la place de la virole 32, un rateau rotatif 46, comme représenté sur la figure 4, ou installer des injecteurs 48 disposés tangentiellement à la surface intérieure de l'enveloppe 10, comme représenté sur la figure 5, les jets émis par ces injecteurs provoquant la rotation de la masse des cossettes qui est par ailleurs favorisée par la lame liquide maintenue entre l'enveloppe et les cossettes et jouant le rôle d'un lubrifiant. To rotate the mass of spent pods emerging from the liquid at the top of the tower, it is possible to use, instead of the ferrule 32, a rotary rake 46, as shown in FIG. 4, or install injectors 48 arranged tangentially to the inner surface of the casing 10, as shown in FIG. 5, the jets emitted by these injectors causing the rotation of the mass of the pods which is moreover favored by the liquid blade held between the casing and the pods and playing the role of a lubricant.

Il est bien entendu que toutes les modifications qui pourront être apportées aux formes de réalisation décrites par l'emploi de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. It is understood that all the modifications which may be made to the embodiments described by the use of equivalent technical means fall within the scope of the invention.

Claims

1. Diffusion tower constituted by a cylindrical envelope with vertical axis and a central drum placed in the axis of the envelope so as to form a channel with an annular section where the divided solids subjected to the diffusion move from bottom to top while the liquid moves up and down by gravity, characterized in that the central barrel (12) is fixed and in that the tower is equipped with pumping devices (16, 26, 44) creating a rotational movement, around the axis of the tower, solids and liquid participating in the diffusion.

2. Diffusion tower according to claim 1, characterized in that said pumping devices are placed at different levels.

3. Diffusion tower according to claim 1 or 2, characterized in that said pumping devices are arranged so as to create in the mixture of solids and liquid streams having an ascending vertical component causing the displacement from bottom to top of the solids.

4. Diffusion tower according to claim 1, 2 or 3, characterized in that it comprises blades (14) fixed on the envelope (10) and / or on the barrel (12) and suitably inclined to impart a movement ascending to the solid matter rotated by said pumping devices.

5. Diffusion tower according to any one of claims 1 to 4 characterized in that the pumping devices comprise members (injectors, ejectors, propellers, turbine wheels, etc.) placed inside the tower .

6. Diffusion tower according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pumping devices consist of pumps (16) placed outside the tower, and whose suction and discharge are connected to holes drilled in the envelope (10) of the tower.

7. Diffusion tower according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pumping devices are constituted by pumps placed inside the central barrel (12) and whose suction and discharge are connected to holes drilled in the wall of said barrel.

8. Diffusion tower according to any one of the preceding claims, characterized in that said pumping devices comprise the pump (26) for supplying solids to the tower.

9. Diffusion tower according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid conveyed by the pumping devices is the mixture of solid materials and liquid participating in the diffusion.

10. Diffusion tower according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid conveyed by the pumps is the liquid withdrawn inside the tower through a sieving device.

11. Diffusion tower according to any one of the preceding claims, characterized in that it is equipped, in its upper part, with means (42, 46, 48) for driving in rotation, around its axis, the mass of spent solids emerging from the liquid at the top of the tower.

12. Diffusion tower according to claim 1, characterized in that the central barrel (12) is fixed, in that the tower is equipped in its lower part with a pumping device (26) creating a rotational movement, around of the axis of the tower, of the mixture of solid materials and of liquid participating in the diffusion, and in that it comprises, at its upper part, means (42, 46, 48) for driving in rotation, around its axis, the mass of spent solid matter emerging from the liquid at the top of the tower.

13. Diffusion tower according to claim 11 or 12, characterized in that said means for rotating the mass of spent solids consist of a ferrule (32) rotatably mounted inside the tower, concentrically with the envelope (10).

14. Diffusion tower according to claim 11 or 12, characterized in that said means for rotating the mass of spent solids consist of a rotary rake (44).

15. Diffusion tower according to claim 11 or 12, characterized in that said means for rotating the mass of spent solids consist of injectors (46) placed inside the tower, tangentially to the interior surface of the envelope (10).