Appareil perfectionné pour la séparation centrifuge d'au moins deux phases liquides et une phase sédimentaire d'un mélange

Abstract

 L'appareil comporte, autour d'une bouche de distribution du mélange (29,30,16,15), une enceinte tournante étanche 1 dans laquelle une cloison annulaire 20 sépare deux chambres 23,24 communiquant entre elles par un passage périphérique 22, contenant principalement la phase lourde et la phase légère séparées et présentant des seuils 32, 33 de déversement de celles-ci. Suivant l'invention, les deux chambres sont équipées de dispositifs centrifugeurs distincts 17 et49, reliés à des dispositifs d'entraînement en rotation 14 et 11 les animant à des vitesses angulaires différentes.
L'invention est applicable notamment à l'extraction des corps gras animaux et végétaux, à l'extraction des huiles essentielles, à la production de protéines animales dégraissées, à la récupération de polymères en milieu mixte solvant-eau, à l'extraction des antibiotiques, aux raffinages métallurgiques par solvants sélectifs, au dessalage de l'eau de mer par le procédé aux solvants, au traitement d'eaux résiduaires, etc.

Description

[0001] La présente invention concerne un appareil perfectionné pour la séparation centrifuge d'au moins deux phases liquides et une phase sédimentaire rigide composant un mélange, ce mélange pouvant être constitué par exemple par une huile d'olive brute.

[0002] Le type d'appareil auquel les perfectionnements de l'invention sont appliqués peut être celui faisant l'objet de la DTAS 1.103.854. Ce type d'appareil comporte, autour d'une Douche de distribution du mélange à traiter, une enceinte tournante dont la paroi périphérique est fermée par un fond coronal et qui est accouplée à un premier dispositif d'entraînement en rotation. Cette enceinte est solidaire d'une cloison annulaire qui plonge dans le mélange au-delà de l'interface des phases de celui-ci, sépare une première chambre contenant uniquement de la phase lourde, d'une deuxième chambre contenant de la phase légure qui "surnage" la phase lourde, et ménage cependant un passage annulaire périphérique pour le transfert de cette phase lourde de la deuxième chambre vers la première. L'enceinte présente en outre des seuils distincts pour le déversement des phases et coopère avec un convoyer hélicoïdal des sédiments. Le convoyeur est accouplé à un deuxième dispositif d'entraînement en rotation par l'intermédiaire d'un plateau qui plonge dans le mélange au-delà de l'interface précitée et sépare la deuxième chambre d'une cavité avec laquelle elle communique néanmoins à la péri- thérie par ce convoyeur pour le transfert des sédiments à travers la phase lourde. Enfin, le convoyeur est par ailleurs solidaire d'un dispositif centrifugeur plongeant au moins dans la phase légère de la deuxième chambre.

[0003] Ce type d'appareil connu ne donne pas du tout satisfaction à l'utilisateur car la phase légère extraite -l'huile- n'est pas pure et contient encore, en proportion importante, de la phase lourde -l'eau notamment- ainsi qu'un peu de sédiments qui nuisent à sa clarité, tandis qu'une autre proportion de la phase légère est perdue en s'échappant avec la phase lourde extraite.

[0004] Le but de l'invention est donc de remédier à cet inconvénient majeur, en perfectionnant ce type d'appareil de telle façon que la phase légère soit extraite du mélange, parfaitement pure et en totalité, c'est-à-dire sans perte, et qu'il en soit de même pour la phase lourde.

[0005] Tout d'abord, le Demandeur a constaté que le dispositif centrifugeur de la deuxième chambre contenant la phase légère qui "surnage" de la phase lourde, n'entraîne pas cette phase légère à vitesse angulaire rigoureusement constante et que ce dispositif centrifugeur ne remplit qu'une partie limitée de cette deuxième chambre. Le Demandeur a également constaté que la première chambre est exempte de dispositif centrifugeur apte à entraîner la phase lourde à vitesse angulaire constante. Le Demandeur a enfin constaté que rien ne s'oppose à ce que des sédiments puissent être entraînés par la phase lourde vers la première chambre et boucher le passage mettant en communication les deux chambres.

[0006] Par ailleurs, le Demandeur a ob sarvé, au cours d'essais spécifiques, que si le mélange à traiter se trouve entraîné en rotation à vitesse constante dans toute sa masse et en tous points de façon permanente, la vitesse tangentielle de chaque particule en écoulement est rigoureusement proportionnelle à cette vitesse angulaire constante et au rayon du point où se trouve localisée ladite particule ; un tel écoulement engendre évidemment la séparation des phases constitutives du mélange qui se répartissent en couches concentriques "superposées", parfaitement définies et séparées par une interface très nettement localisée.

[0007] Le Demandeur a également observé que si le mélange à traiter n'est, au contraire, pas entraîné à vitesse angulaire constante en tous points de sa masse par l'enceinte tournante, il adopte tout naturellement un écoulement vortex irrotationnel, c'est-à-dire un écoulement dans lequel chaque particule se déplace à une vitesse tangentielle inversement proportionnelle au rayon et en même temps tourne autour des particules voisines mais non sur elle-même. Ce type d'écoulement engendre un mélange, à l'inverse du précédent écoulement qui engendre une séparation.

[0008] Le Demandeur a en outre observé que la . zone de transition entre les deux types d'écoulement est extrêmement étroite ; ainsi, à quelques millimètres du dispositif centrifugeur -lorsque celui-ci existe et entraîne véritablement à vitesse angulaire constante toute la masse de mélange dans lequel il baigne- ledit mélange s'écoule en vortex irrotationnel ; en d'autres termes, alors que, dans la zone d'intervention du dispositif centrifugeur, les phases du mélange ont tendance à se séparer, à l'extérieur de ce dispositif centrifugeur, les phases ont tendance à rester mélangées ; en outre, il est important de remarquer que le phénomène stable est celui du vortex et qu'il tend à se propager au sein du dispositif centrifugeur en provoquant alors un remélange des phases au fur-et-à-mesure qu'elles sont séparées par ce dispositif.

[0009] Le Demandeur a enfin observé que si l'écoulement vortex précité s'établit dans la première chambre, alors qu'un écoulement à vitesse angulaire constante est déjà établi dans la deuxième chambre, l'interface est instable et son "niveau" fluctue d'autant plus largement que les masses spécifiques des deux phases liquides sont très voisines. Ce phénomène semble dû au fait que le champ de pression dans la première chambre où existe un écoulement vortex est mal défini et irrégulier dans le temps ; dès lors, l'équilibre hydrostatique des phases dans les deux chambres ne peut être ni assuré, si stabilisé, Par suite, les fluctuations de l'interface conduisent irrémédiablement à des desamorçages partiels périodiques des seuils, c'est-à-dire à des sorties massives de phase lourde avec la phase légère ou de phase légère avec la phase lourde. Ce phénomène ne devient pratiquement négligeable que si les masses spécifiques des phases sont notablement différentes.

[0010] Ces observations permettent de déterminer l'une des causes de l'inefficacité de l'appareil connu précité pour bien séparer les phases d'un mélange et par conséquent de déterminer les perfectionnements à apporter. Ainsi, il faut que le dispositif centrifugeur de la deuxième chambre soit véritablement conformé pour engendrer un écoulement à vitesse angulaire constante et que ce dispositif centrifugeur concerne toute la masse de mélange contenue dans cette deuxième chambre jusqu'au voisinage du passage annulaire qui la met en communication avec la première chambre ; il faut également que cette première chambre contienne un dispositif centrifugeur intervenant sur la quasi totalité de la phase lourde que ladite chambre contient.

[0011] Une autre cause de l'inefficacité de l'appareil connu est que le transfert de la phase lourde entre les deux chambres n'est pas assuré dans les meilleures conditions et engendre des perturbations relativement aux écoulements des phases dans les deux chambres, écoulements qui devraient être à vitesse angulaire constante.

[0012] Une autre cause encore de l'inefficacité de l'appareil connu précité est due à l'instabilité considérable de l'interface des phases dans la deuxième chambre. En effet, les essais effectués par le Demandeur ont montré qu'une faible variation du rapport des vitesses de rotation des phases liquides dans les chambres entraîne une variation importante du rayon de l'interface, surtout si ces vitesses de rotation sont voisines. D'autre part, les mêmes essais ont montré que si les masses spécifiques des deux phases liquides sont voisines, l'instabilité de l'interface se trouve amplifiée. D'ailleurs, le Demandeur a établi expérimentalement la loi d'équilibre et il a constaté que le rapport des vitesses de rotation k intervient par le facteur k^{2 -} 1 et que le rapport m des masses spécifiques des phases intervient par le facteur m - 1.

[0013] Par suite, pour stabiliser l'interface dans le cas où le rapport des masses spécifiques est rigoureusement constant, il faut que les deux dispositifs d'entraînement en rotation des dispositifs centrifugeurs soient commandés par l'intermédiaire d'un dispositif régulateur du rapport de leurs vitesses. De plus et étant donne que le rapport des masses spécifiques des phases n'est généralement pas constant, il faut, toujours pour stabiliser l'interface, faire coopérer le dispositif régulateur avec un organe d'asservissement sensible à la masse spécifique de l'une des phases liquides, à la clarité de l'une de celles-ci ou autres, grandeurs qui peuvent être mesurées au seuil de déversement correspondant.

[0014] Il est important de remarquer que ces perfectionnements sont indispensables pour pouvoir bénéficier de l'avantage qui résulte de l'entraînement en rotation à des vitesses différentes de l'enceinte, d'une part, et du convoyeur solidaire du dispositif centrifugeur, d'autre part. Cet avantage est que les phases sont réellement soumises à des champs centrifuges d'intensités différentes, alors que les masses spécifiques de ces phases peuvent être très voisines.

[0015] Conformément à l'invention, un premier dispositif centrifugeur est logé dans la première chambre, est solidaire des parois de celle-ci et présente,, qu'il soit du type à pales radiales ou inclinêees, à assiettes coniques, à plaques fendues et bordées ou autres, des surfaces s'étendent dans tout le volume traité, en travers de leur défilement circulaire, pour transmettre la rotation du premier dispositif d'entraînement à la phase lourde suivant une vitesse angulaire rigoureusement constante dans toute sa masse et en tous points ; le deuxième dispositif centrifugeur logé dans.la deuxième chambre, est solidaire du plateau, s'étend le long de cette chambre pour parvenir au plus près de la cloison séparatrice, du seuil de déversement de la phase légère et du passage annulaire de la phase lourde et présente, .qu'il soit du type à pales radiales ou inclinées, à assiettes coniques, à plaques fendues et bordées ou autres, des surfaces s'étendent dans tout le volume traité, en travers de leur défilement circulaire, pour transmettre la rotation du deuxième dispositif d'entraînement à la phase légère au moins, suivant une vitesse angulaire rigoureusement constante dans toute sa masse et en tous points, en s'opposant ainsi à toute dégénérescence, par tendance naturelle, de ce type d'écoulement à vitesse angulaire constante en écoulement vortex irrotationnel (à vitesse tangentielle inversement proportionnelle au rayon) qui détruirait la stabilité de l'interface et conduirait à un remélange des phases et les deux dispositifs d'entraînement des dispositifs centrifugeurs sont commandés par l'intermédiaire d'un dispositif stabilisateur et régulateur du rapport de leurs vitesses de rotation respectives.

[0016] Suivant d'autres caractéristiques importantes de l'invention, le dispositif régulateur de la commande conjuguée des deux dispositifs d'entraînement en rotation coopère avec un organe d'asservissement sensible aux masses spécifiques ou aux clarités des deux phases liquides mesurée au seuil de déversement.

[0017] Par ailleurs, la spire extrême du convoyeur située près de la cloison qui sépare les chambres, est ajourée pour établir une communication supplémentaire directe entre ces deux chambres, cet ajourage permettant d'éviter le repompage de la phase légère vers la phase lourde.

[0018] L'extrémité du convoyeur située près de la cloison qui sépare les chambres, est solidaire d'au moins un élément de raclage s'étendant près de la paroi périphérique et dirigée dans le passage annulaire pour éviter toute accumulation de sédiments dans la première chambre à phase lourde, cet élément de raclage formant avec une génératrice de l'enceinte un angle compris entre 0 et 45°.

[0019] Un joint labyrinthe est interposé entre la cloison (qui sépare les deux chambres) et un anneau central continu du convoyeur.

[0020] Les seuils de déversement sont des tubes règlables portés par la paroi périphérique et s'étendant du centre vers la périphérie pour déboucher hors de l'enceinte et au ras respectivement des surfaces libres des phases lourde et légère dans les chambres qui les contiennent ; la cloison est étagée et présente une jupe reliant un flanc central à un flanc périphérique ; les tubes prélevant la phase légère traversent la jupe en s'appuyant contre le flanc périphérique dans la première chambre à phase lourde et contre le flanc central dans la deuxième chambre à phase légère en cet endroit.

[0021] Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.

[0022] Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, sur le dessin annexé.

[0023] Sur ce dessin :

- la Fig. 1 est une demi coupe élévation, illustrant une première forme de réalisation d'un appareil de centrifugation, conforme à l'invention, qui permet concomitamment de séparer les phases liquides et de décanter ou clarifier,

- la Fig. 2 est une coupe transversale partielle prise, à plus grande échelle, suivant la ligne II-II de la Fig. 1,

- la Fig. 3 et la Fig. 4 sont des coupes transversales prises, à plus petite échelle, respectivement suivant les lignes III-III et IV-IV de la Fig. 1,

- la Fig. 5 et la Fig. 6 sont des coupes partielles prises, à grande échelle, suivant les lignes V-V et VI-VI de la Fig. 3,

- la Fig. 7 et la Fig. 8 sont des perspectives partielles montrant en détail, à grande échelle, deux modes d'exécution de la première spire du convoyeur, d'un élément de raclage et des moyens pour contrôler l'écoulement de la phase lourde,

- la Fig. 9 est une élévation-coupe partielle représentant une deuxième forme de réalisation du dispositif centrifugeur mis en oeuvre dans la chambre de traitement,

- la Fig. 10 est une coupe axiale synoptique des assiettes du dispositif centrifugeur selon la Fig. 9, les assiettes de l'empilage étant écartées les unes des autres,

- la Fig. 11 est une vue en plan prise suivant la ligne XI-XI de la Fig. 10, les deux moitiés de cette vue faisant ressortir deux modes d'exécution particuliers des barrettes d'écartement,

- la Fig. 12 est une élévation-coupe analogue à la Fig. 9, illustrant une troisième forme de réalisation du dispositif centrifugeur,

- la Fig. 13 est une vue en plan d'un disque ajouré, prise suivant la ligne XIII-XIII de la Fig. 12.

[0024] Ainsi que cela ressort clairement des Fig. 1 à 6, l'appareil comporte une enceinte tournante 1 constituée par une paroi périphérique cylindrique 2 prolongée par une paroi tronconique 3 et fermée par un fond coronal 4 solidaire d'un moyeu 5 également tronconique qui pénètre à l'intérieur.

[0025] Dans cet exemple, l'axe de rotation 6 de l'appareil est vertical et ledit appareil contient un convoyeur hélicoïdal 7 s'étendant au plus près de la surface interne des parois 2 et 3, pour l'évacuation des sédiments rigides projetés contre ladite surface par le champ centrifuge correspondant:

Sur un bâti fixe 3 de l'appareil, est rapporté un fourreau 9 s'étendant coaxialement dans le moyeu et muni de paliers internes supportant un arbre tubulaire 10 dont les extrémités sont solidaires d'une poulie motrice 11 et, respectivement, d'un flasque 12 auquel ledit moyeu 5 est accouplé ; l'arbre tubulaire 10 est également muni de paliers internes supportant coaxialement un arbre central 13 dont les extrémités sont pourvues d'une poulie motrice 14 contigüe a la précédente et, respectivement de deux plateaux 15, 16 accouplés l'un à l'autre et rendus solidaires, par tout moyen approprié, d'un dispositif centrifugeur qui est désigné suivant sa forme de réalisation par les repères 17 (Fig. 1 à 8), 18 (Fig. 9 à 11) ou 19 (Fig. 12 et 13).

[0026] La description qui suit se rapporte à la première forme de réalisation 17, mais il est bien évident que les moyens ainsi définis s'appliquent également aux deux autres formes de réalisation.

[0027] Le convoyeur 7 est fixé autour du dispositif 17 et est donc entraîné à la même vitesse de rotation que celui-ci par la poulie 14, vitesse qui est différente de celle de l'enceinte 1 entraînée par la poulie 11.

[0028] Par ailleurs, une cloison séparatrice 20 est fixée contre un épaulement du moyeu 5 et s'étend vers la paroi 2 de l'enceinte ; le bord périphérique biseauté 21 de cette cloison définit avec ladite paroi un passage annulaire 22 qui établit une communication permanente entre deux chambres 23 et 24 séparées par ladite cloison.

[0029] La chambre 23, de forme annulaire, est délimitée par la paroi 2, le fond 4 et la cloison 20 ; elle est destinée à contenir uniquement de la phase liquide lourde qui, en régime établi de centrifugation, atteint le niveau cylindrique 25 concentrique à l'axe de rotation 6. La chambre 24, également de forme annulaire, est délimitée par la paroi 2, la cloison 20 et le plateau 15 ; elle est destinée à recevoir le mélange à traiter et à contenir, notamment dans la zone centrale, de la phase légère qui, au même régime que précédemment, atteint le niveau cylindrique 26 également concentrique à l'axe de rotation 6 mais plus proche de celui-ci que le niveau 25 de la phase lourde. L'interface entre la phase lourde et la phase légère est située au niveau cylindrique 27 uniquement dans la chambre 24, le plateau 15 s'opposant à tout franchissement et écoulement de la phase légère vers la cavité 28 d'évacuation des sédiments rigides.

[0030] Le mélange à traiter est distribué par une buse centrale 29 dans un tube 30 solidaire coaxialement du plateau 15 et s'étendant dans la cavité 28 ; ce mélange parvient sur le plateau 16 qui le projette radialement dans le dispositif centrifugeur 17, 18 ou 19.

[0031] La phase lourde est évacuée de la chambre 23 par un seuil de débordement ; de préférence, ce seuil est constitué par au moins un tube radial 31 (six dans l'exemple représenté sur la Fig..3) porté par la paroi périphérique 2, un raccord fileté 23 permettant de règler son dépassement et ainsi le niveau de son embouchure qui détermine alors celui de la surface libre 25 de la phase lourde dans ladite chambre 23.

[0032] D'une manière analogue, la phase légère est évacuée de la chambre 24 par un seuil de débordement du même type ; ce seuil est alors constitué par au moins un tube radial 33 porté par la paroi périphérique 2, un raccord fileté 34 permettant également de règler son dépassement et ainsi le niveau de son embouchure qui détermine alors celui de la surface libre 26 de la phase légère dans ladite chambre 24.

[0033] Mais, pour que le dispositif centrifugeur 17, 18 ou 19 puisse intervenir positivement jusqu'au passage 22, la cloison 20 est étagée et présente une jupe 35 reliant un flanc central 36 qui est fixé au moyeu 5, à un flanc périphérique 37 qui délimite véritablement le passage 22. Les tubes 33 destinés à prélever la phase légère dans la chambre 24 s'étendent dans la chambre 23 contre le flanc périphérique 37, traversent la jupe 35 et débouchent très près de celle-ci dans ladite chambre 24 contre le flanc central 36 ; ces tubes s'ouvrent donc au ras de la surface dans la chambre 24. Dès lors, le dispositif centrifugeur 17 (ou 18 ou 19) peut occuper tout le volume de traitement de ladite chambre 24 ; il est solidaire, par l'une de ses extrémités, du plateau 15 et, par sa périphérie, du convoyeur ; il s'étend le long de la chambre 24 et se termine, à son autre extrémité, au plus près de la cloison étagée 20 ; par suite, cette dernière extrémité du dispositif centrifugeur est conformée complémentairement au profil étagé de la cloison 20 munie des tubes 33, en ne laissant subsister qu'un jeu minimum qui est de l'ordre de 1 ou 2 mm, ce jeu étant nécessaire puisque le dispositif centrifugeur 17 ne tourne pas à la même vitesse angulaire que l'enceinte 1 et la cloison 20 par conséquent.

[0034] Les phases légère et lourde s'écoulent par les tubes 31 et 33 respectivement et jaillissent à l'extérieur où elles sont recueillies par des gouttières annulaires fixes.

[0035] Dans la forme de réalisation illustrée par les Fig.. 1 à 6, le dispositif centrifugeur 17 est constitué par une pluralité de pales 38 s'étendant longitudinalement, c'est à dire de façon parallèle à l'axe de rotation 6. Ces pales sont disposées côte à côte (Fig. 2) et sont inclinées, par rapport aux directions radiales, suivant un angle "a". L'angle "a" peut être compris, selon la nature et la composition du mélange, l'intensité du champ centrifuge... entre 20 et 90° ; cependant, dans l'exemple représenté concernant l'épuration de l'huile d'olive, cet angle est sensiblement égal à 40°. De toute façon, les pales 38 délimitent deux à deux des couloirs 39 dans lesquels les particules lourdes 40 se précipitent de façon centrifuge, sur une face de pale et s'accumulent pour former un film qui s'écoule dans le sens de la flèche F.1 le long de la pente vers la périphérie pour s'acheminer vers la chambre 23, tandis que les particules légères 41 se précipitent, de façon centripète, sur la face opposée de pale et s'accumulent pour former un autre film qui s'écoule dans le sens de la flèche F.2 le long de la pente vers le centre pour s'accumuler dans la chambre 24.

[0036] Les pales 38 sont rigidement maintenues en place pour former un rotor apte à supporter le champ centrifuge. A cet effet, les pales sont soudées à l'une de leurs extrémités sur les plateaux 15, 16 et, près de leur autre extrémité, sur un anneau central 42 et un anneau périphérique 43 reliés entre eux par des rayons 44 convenablement répartis ; il est évident que des roues intermédiaires de maintien analogue à la précédente, 42 à 44, peuvent être prévues si la longueur des pales 38 est trop grande..

[0037] Bien entendu, il est souhaitable que la phase lourde qui séjourne dans la cavité 28 jusqu'au niveau cylindrique 45 (Fig. 1 et 4) soit animée sensiblement à la même vitesse de rotation que la phase lourde dans la chambre 25. Dès lors, la cavité 20 est exempte de moyens d'animation du liquide ; cependant, le convoyeur 7 doit être maintenu et à cet effet, ses spires sont reliées entre elles par des barreaux longitudinaux 46 accouplés directement au plateau 15 et, par l'intermédiaire de bras 47 et 48, au tube 30 de celui-ci. Dans ces conditions, si l'enceinte 1 tourne plus vite que le convoyeur 7, l'épaisseur totale des phases traitées dans la chambre 24 peut être accrue tout en maintenant la phase lourde au niveau 45 dans la cavité 28.

[0038] Suivant la forme de réalisation illustré par les Fig. 1 à 6, la chambre 23 contient, un dispositif centrifugeur 49 entraîné par la poulie 11 à la même vitesse de rotation que l'enceinte 1 et, par conséquent,à une vitesse différente de celle du dispositif centrifugeur précité 17 qui est entraîné par la poulie 14. Le dispositif 49 comporte, dans l'exemple représenté (Fig. 3, 5 et 6) six pales 50 s'étendant dans des plans radiaux entre les tubes-seuils 31 et rendus solidaires, par soudure notamment, de la paroi 2 et du fond 4 en épousant la forme étagée de la cloison 20 ; pour ne pas perturber l'écoulement de la phase lourde, de la chambre 24 vers la chambre 23, les pales 50 présentent une échancrure 51 en regard du passage annulaire 22.

[0039] Les poulies 11 et 14 ou autre moyen d'accouplement doivent être entraînées en rotation à des vitesses angulaires différentes qui sont celles retenues pour les dispositifs centrifugeurs 17 et 49. Ces dispositifs centrifugeurs transmettent rigoureusement lesdites vitesses aux masses liquides contenues dans les chambres 24 et 23 pour que lesdites masses tournent en bloc. Ainsi que cela a déjà été indiqué, le rapport de ces vitesses de rotation doit être contrôlé et régulé avec une extrême précision. A cet effet et conformément à la réalisation schématisée à titre d'exemple seulement sur la Fig. 1, les poulies motrices 11 et 14 ou autre moyen d'accouplement sont reliées par deux transmissions indépendantes T.l et T.2 aux deux sorties d'un variateur de vitesse V entraîné par un moteur M. Sur ces deux sorties du variateur sont branchés des capteurs de vitesse C.1 et C.2 qui transmettent les signaux correspondant aux vitesses détectées à un dispositif régulateur R qui est destiné à stabiliser le rapport desdites vitesses ; dans ce but, le dispositif régulateur R émet des signaux de commande aux bornes C.3 et C.4 des circuits du variateur V contrôlant les deux vitesses de sortie.

[0040] L'appareil décrit dans ce qui précède permet de séparer, dans un mélange, deux phases liquides dont les masses spécifiques sont très voisines, car ces phases liquides peuvent être soumises a des champs centrifuges, véritablement séparateurs, d'intensités différentes.

[0041] Par ailleurs, si le mélange traité est composé de phases liquides dont les masses spécifiques ne sont pas absolument constantes, il suffit de modifier le rapport des vitesses de rotation des poulies 11 et 14 pour stabiliser avec précision l'interface des phases légère et lourde dans la chambre 24, au niveau 27 dépendant des niveaux 25 et 26 auxquels les tubes-seuils 33 et 31 sont règlés.

[0042] Par exemple, le mélange peut être constitué par de l'huile d'olive brute et l'on sait que la masse spécifique de l'huile purifiée peut varier, suivant la provenance des olives et bien d'autres paramètres d'ailleurs.

[0043] Pour modifier le rapport des vitesses de rotation, il suffit de mesurer automatiquement à la sortie des tubes-seuils une grandeur significative, et de comparer les valeurs instantanées à des valeurs temoins pour émettre des signaux représentatifs des variations ainsi détectées, ces signaux étant alors dirigés vers le dispositif régulateur R afin que celui-ci intervienne sur le variateur V comme indiqué dans ce qui précède.

[0044] La grandeur significative peut être la masse spécifique des phases s'écoulant par les tubes-seuils considérés ou bien les clarités de ces phases ou autres. De toute façon, quelle que soit la grandeur significative choisie, des capteurs-comparateurs C.5 et C.6 de ces grandeurs sont branchés sur les tubes-seuils 33 et 31, par exemple et reliês par l'intermédiaire d'organes d'asservissement A.1 et A.2 au dispositif régulateur R précité.

[0045] Par ailleurs, si le mélange contient des sédiments mucilagineux, le convoyeur 7 ne peut pas les évacuer vers la bouche de la paroi conique 3. Il est alors nécessaire pour éviter toute accumulation nuisible, de les éliminer au fur et à mesure qu'ils apparaissent contre la paroi cylindrique 2. A cet effet, celle-ci présente au moins un orifice calibré 52 qui débouche dans la chambre 24 à proximité de la cloison étagée 20 et canalise ces sédiments mélangés à de la phase lourde vers l'extérieur pour qu'ils giclent dans une gouttière annulaire fixe d'évacuation. Le ou les orifices 52 sont raclés par le convoyeur hélicoïdal 7 pour s'opposer à tout colmatage. Bien entendu, afin de maintenir les équilibres, il est souhaitable de compenser ce débit de fuite, par un débit d'apport de phase lourde. Dans ce but, une buse 53 fixée dans le bâti 8 et convenablement alimentée sous faible pression, débouche en regard d'une gouttière annulaire 54 solidaire du fond 4 de l'enceinte tournante 1, cette gouttière communiquant avec la chambre 23 par au moins une ouverture 55.

[0046] Dans l'appareil, tel qu'il est illustré par les Fig. 1 à 6, il est important de mettre en oeuvre des moyens pour éviter le repompage de la phase légère contenue dans la chambre 24, vers la phase lourde contenue dans la chambre 23, à travers le passage annulaire 22 ; ce repompage risque de se produire en raison du flux et du reflux que la première spire du convoyeur 7 fait apparaître au voisinage de la cloison étagée 20.

[0047] Un moyen préconisé pour éviter le repompage considéré consiste à ménager des ajourages dans cette première spire 56 (Fig. 7) ou 57 (Fig. 8) pour établir une communication supplémentaire directe entre les chambres 23 et 24 à travers le convoyeur 7 lui-même.

[0048] Suivant le mode d'exécution représenté sur la Fig. 7, la première spire 56 délimite des ouvertures 58 suffisamment rapprochées les unes des autres pour annihiler les fluctuations de l'écoulement de la phase lourde d'une chambre vers l'autre.

[0049] Suivant l'autre mode d'exécution ressortant de la Fig. 8, la première spire 57 est constituée par deux filets 59 et 60 s'étendant respectivement, dans la partie périphérique et dans la partie centrale du convoyeur, ces filets étant maintenus écartés l'un de l'autre par des entretoises 61 délimitant entre elles des fenêtres ayant les mêmes fonctions que les ouvertures 58 précitées.

[0050] Dans l'appareil tel qu'il ressort des Fig. 1 à 6, il est également important de mettre en oeuvre des moyens permettant d'éviter toute accumulation de sédiments rigides dans la chambre 23 contenant la phase lourde et dans le passage annulaire 22 qui y donne accès. A cet effet, les sédiments qui se déposent contre la paroi 2 au voisinage de la cloison 20 doivent être râclés et pris en charge. par le convoyeur 7. Pour cela, un anneau plat 62 est fixé, par soudure par exemple, sur le rotor 17 à son extrémité voisine de la première spire 56 ou 57. Cet anneau supporte, par l'intermédiaire d'un pied 63, au moins un élément de ràclage 64 s'étendant au plus près de la paroi cylindrique 2 de l'enceinte, à partir de ladite première spire 56 ou 57 et jusque dans le passage d'accès 22. Dans l'exemple représenté, deux éléments de râclage sont prévus, mais il est bien évident qu'il peut en exister davantage.

[0051] Par ailleurs, selon le premier mode d'exécution (Fig. 7), les éléments de râclage 64 s'étendent le long des génératrices de la paroi 2 ; par contre, selon le deuxième mode d'exécution (Fig. 8), lesdits éléments de ràclage forment avec les génératrices précitées un angle b qui est compris entre 0 et 45°.

[0052] Les Fig. 5 à 8 montrent clairement qu'un joint labyrinthe 65 est interposé entre l'anneau 62 et la cloison étagée 20 pour éviter qu'une perturbation quelconque puisse se propager du passage 20 et de la première spire 56 du convoyeur vers la chambre 24 et/ou la chambre 23.

[0053] Dans la deuxième forme de réalisation illustrée par les Fig. 9 à 11, le rotor centrifugeur 18 est constitué par un empilage d'assiettes coniques 66 reliées entre elles par des longerons 67 et 68 convenablement répartis sur leurs pourtours central et périphérique respectivement. Ce rotor est fixé sur les plateaux-d'entraînement 15 et 16 accouplés à la poulie motrice 14 ainsi que dans le convoyeur 7 et, si sa rigidité n'est pas suffisante, une roue extrême de maintien 42 à 44 et éventuellement des roues intermédiaires peuvent être prévues.

[0054] La conicité de ces assiettes 66 est comprise entre 70 et 100° et de préférence égale à 80°, afin de piéger et canaliser les particules lourde et légère avec le même résultat de séparation des phases que dans la réalisation précédente. Lesdites assiettes présentent en outre en saillie, sur l'une de leurs faces, des barrettes 70 ou 71, qui se trouvent situées, lorsque le rotor est constitué, dans les cheminées tubulaires coniques 72 séparées par ces assiettes et à travers lesquelles les phases circulent. Ces barrettes permettent de transmettre auxdites phases la rotation à vitesse angulaire constante. Dans le mode d'exécution illustré par la moitié supérieure de la Fig. 11, les barrettes 70 s'étendent suivant les génératrices des assiettes, dans des plans radiaux. Dans l'autre mode d'exécution ressortant de la moitié inférieure, les barrettes 71 sont inclinées par rapport auxdits plans radiaux.

[0055] Suivant la troisième forme de réalisation (Fig. 12 et 13), le rotor centrifugeur 19 est constitué par un empilage de disques coronaux 73 sensiblement plans ; ceux-ci sont reliés entre eux par des longerons intérieurs 74 et par une grille perforée 75 ou une cage périphérique sur laquelle le convoyeur 7 est fixé.

[0056] Ce rotor 19, éventuellement renforcé par au moins une roue de maintien 42 à 44, est fixé sur les plateaux d'entraînement 15 et 16 accouplés à la poulie motrice 14.

[0057] Chaque assiette 73 délimite une pluralité de fenêtres trapézoïdales 76 réparties de façon équiangle et séparées les unes des autres par des écrans 77 formés par les parties pleines de l'assiette elle-même. Il est important de remarquer que les assiettes sont décalées angulairement les unes par rapport aux autres.

[0058] De plus, chaque fenêtre ou fente est délimitée, d'un côté, par un bord franc 78 et, de l'autre côté, par un rebord 79 faisant saillie dans les espaces intercalaires 80. Les rebords 79 canalisent la phase lourde vers la périphérie et participent très efficacement à l'entraînement des phases en rotation à vitesse angulaire constante. Ces rebords latéraux 79 sont radiaux dans l'exemple représenté, mais ils peuvent aussi être inclinés par rapport aux directions radiales suivant un angle au plus égal à 40° ; en outre, ils peuvent être prolongés par un rebord marginal 80.

[0059] Bien entendu, rien ne s'oppose et il peut même être avantageux que le dispositif centrifugeur 49 soit conformé comme les dispositifs centrifugeurs 17, 18 ou 19.

[0060] L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation représentées et décrites en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

[0061] Le procédé et l'appareil pour sa mise en oeuvre sont applicables notamment à l'extraction des corps gras animaux et végétaux, à l'extraction des huiles essentielles, à la production de protéines animales dégraissées, à la récupération de polymères en milieu mixte solvant-eau, à l'extraction des antibiotiques, aux raffinages métallurgiques par solvants sélectifs, au dessalage de l'eau de mer par le procédé aux solvants, au traitement d'eaux résiduaires, etc...

Revendications

1. - Appareil perfectionné pour la séparation centrifuge d'au moins deux phases liquides et une phase sédimentaire rigide, cet appareil comportant, autour d'une bouche 29, 30 de distribution du mélange à traiter ; une enceinte tournante 1 fermée par un fond coronal 4 et accouplée à un premier dispositif d'entraînement en rotation 11, cette enceinte étant solidaire d'une cloison annulaire 20 qui plonge dans le mélange au-delà de l'interface 27 des phases de celui-ci, sépare une première chambre 23 contenant uniquement de la phase lourde, d'une deuxième chambre 24 contenant de la phase légère qui "surnage" la phase lourde, et ménage cependant un passage annulaire périphérique 22 pour le transfert de cette phase lourde de la deuxième chambre vers la première, l'enceinte présentant en outre des seuils distincts 31, 33 pour le déversement des phases et coopérant avec un convoyeur hélicoïdal 7 des sédiments, accouplé à un deuxième dispositif d'entraînement en rotation 14 par l'intermédiaire d'un plateau 15 qui plonge dans le mélange au-delà de l'interface 27 précitée et sépare la deuxième chambre 24 d'une cavité 28 avec laquelle elle communique cependant à la périphérie par le convoyeur pour le transfert des sédiments à travers la pa- se lourde, ledit convoyeur étant par ailleurs solidaire d'un dispositif centrifugeur 17, 18 ou 19 plongeant au moins dans la phase légère de ladite deuxième chambre,
caractérisé :

- en ce qu'un autre dispositif centrifugeur, dit premier dispositif centrifugeur 49, est logé dans la première chambre 23, est solidaire des parois 2, 4 et 20 de celle-ci et présente, qu'il soit du type à pales raciales 50 ou inclinées, à assiettes coniques, à plaques fendues et bordées ou autres, des surfaces s'étendant dans tout le volume traité, en travers de leur défilement circulaire, pour transmettre la rotation du premier dispositif d'entraînement 11 à la phase lourde suivant une vitesse angulaire rigoureusement constante dans toute sa masse et en tous points,

- en ce que le deuxième dispositif centrifugeur 17, 18 ou 19 logé dans la deuxième chambre 24, est solidaire du plateau 15, s'étend le long de cette chambre pour parvenir au plus près de la cloison séparatrice 20, du seuil de déversement de la phase légère 33 et du passage annulaire de la phase lourde 22 et présente, qu'il soit du type à pales radiales ou inclinées 38, à assiettes coniques 66, à plaques fendues et bordées 73 ou autres, des surfaces s'étendant dans tout le volume traité, en travers de leur défilement circulaire, pour transmettre la rotation du deuxième dispositif d'entraînement 14 à la phase légère au moins, suivant une vitesse angulaire rigoureusement constante dans toute sa masse et en tous points, en s'opposant ainsi à toute dégénérescence, par tendance naturelle, de ce type d'écoulement à vitesse angulaire constante en écoulement vortex irrotationnel (à vitesse tangentielle inversement proportionnelle au rayon) qui détruirait la stabilité de l'interface et conduirait à un remélange des phases,

- et en ce que les deux dispositifs d'entraînement 11 et 14 sont commandés par l'intermédiaire d'un dispositif stabilisateur et régulateur du rapport de leurs vitesses de rotation respectives.

2. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif régulateur de la commande conjugée des deux dispositifs d'entraînement en rotation coopère avec un organe d'asservissement sensible aux masses spécifiques des deux phases liquides mesurées aux seuils de déversement.

3. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif régulateur de la commande conjuguée des deux dispositifs d'entraînement en rotation coopère avec un organe d'asservissement sensible aux cla- rites des phases liquides mesurées optiquement aux seuils de déversement.

4. - Appareil selon la revendication 1, compcr tant des pales longitudinales d'entraînement, caractérisé en ce que ces pales 50, disposées dans la première chambre 23, sont sensiblement radiales et présentent une échancrure 51 d'étendue limitée en regard du passage annulaire 22.

5. - Appareil selon la revendication 1, comportant des pales longitudinales d'entraînement, caractérisé en ce que ces pales 38, disposées dans la deuxième chambre 24, sont inclinées par rapport aux directions radiales suivant un angle compris entre 20 et 70°, de préférence sensiblement égal à 40°.

6. - Appareil selon la revendication 1, comportant un empilage d'assiettes coniques, caractérisé en ce que ces assiettes 66, disposées dans la première 23 et/ou la deuxième 24 chambres pour entraîner positivement la ou les phases liquides, ont une conicité comprise entre 70 et 100° et présentent en saillie entre elles des barrettes inclinées - par rapport aux directions tangentielles - et de préférence radiales.

7. - Appareil selon la revendication 1, comportant un empilage de plaques fendues et bordées 73, perpendiculaires à l'axe de rotation et dont les fentes 76 sont délimitées chacune par un rebord saillant 79, caractérisé en ce que les rebords forment par rapport aux directions radiales un angle compris entre O et 40°.

8. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la spire extrême 56, 57 du convoyeur 7 située près de la cloison 20 qui sépare les chambres 23 et 24, est ajourée pour établir une communication supplémentaire directe entre ces deux chambres, cet ajourage 58 permettant d'éviter le repompage de la phase légère vers la phase lourde.

9. - Appareil selon la revendication 1 ou 9, caractérisé en ce que l'extrémité 62 du convoyeur 7 située près de la cloison 20 qui sépare les chambres 23 et 24, est solidaire d'au moins un élément de raclage 64 s'étendant près de la paroi périphérique 2 et dirigée dans le . passage annulaire 22 pour éviter toute accumulation de sédiments dans la première chambre 23 à phase lourde, cet élément de raclage formant avec une génératrice de l'enceinte un angle compris entre O et 45°.

10. - Appareil selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'un joint labyrinthe 65 est interposé entre la cloison 20 ( qui sépare les deux chambres 23, 24) et un anneau central continu 62 du convoyeur7.

11. - Appareil selon la revendication 1, dont les seuils de déversement sont des tubes rè^glables 31, 33 portés par la paroi périphérique 2 et s'étendant du centre vers la périphérie pour déboucher hors de l'enceinte et au ras respectivement des surfaces libres 25, 26 des phases lourde et légère dans les chambres 23, 24 qui les contiennent, caractérisé :

- en ce que la cloison 20 est étagée et présente une jupe 35 reliant un flanc central 36 à un flanc périphérique 37,

- et en ce que les tubes 33 prélevant la phase légère traversent la jupe 35, en s'appuyant contre le flanc périphérique 37 dans la première chambre 23 à phase lourde et contre le flanc central 36 dans la deuxième chambre 24 à phase légère en cet endroit.

Dessins