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"Appareil d'extraction, par un liquide, de produits faisant partie de matières solides"
La présente invention concerne un appareil d'ex- traction par un liquide, de produits faisant partie de matières solides, par progression, en contre-courant, du liquide et des matières solides dans un tambour, comprenant au moins une vis transporteuse dont au moins une portion des spires définit des compartiments pourvus d'éléments de relevage des matières solides et de séparation des matières solides et du liquide, des passages
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étant prévus à travers les spires pour ramener les solides re- levés par les éléments de relevage.dans la partie inférieure du tambour, chaque fois dans une autre fraction de liquide.
L'on connaît, notamment par les brevets belges n s 367.630, 371.926 at 475.626, des appareils pour l'extraction en continu par un liquide, de produits faisant partie de matiè- res solides, dans lequel on traite des fractions desdits matiè- res solide, de richesse décroissante en produits à extraire, par des fractions dudit liquide, également de richesse décrois- sante en produits à extraire, lesdites fractions de matières solides et lesdites fractions de liquide ayant des déplacements relatifs résultants en sens opposés, avec cette particularité que la progression axiale desdites fractions de liquide est assurée, dans le sens désiré, conjointement avec lesdites frac- tions de matières solides, ces dernières subissant ensuite un déplacement axial en sens inverse, hors de la phase liquide,
qui est supérieur à celui qu'elles ont effectué avec lesdites fractions de liquide.
Ces appareils connus comprennent un tambour ro- tatif divisé intérieurement en compartiments par les spires d'au moins une vis transporteuse solidaire du tambour, des moyens à la sortie de la vis, pour l'alimentation en matières solides, des moyens à l'entrée de la vis pour l'alimentation en liquide.
Dans ces appareils, la progression des fractions de liquide est assurée, dans le sens de progression de la ou des vis transpor- teuses, conjointement avec les fractions de matières solides, par la rotation du tambour. Les fractions de matières solides entrainées conjointement avec les fractions de liquide dans le sens de progression de la ou des vis transporteuses par rotation du tambour, subissent donc un déplacement en sens inverse de
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celui qui est désiré par les matières solides.
Pour faire progresser les fractions de matières solides dans le sens désiré pour celles-ci, c'est-à-dire en sens inverse du sens de progression des fractions de liquide, on utilise des éléments de séparation et des couloirs inclinés.
Les éléments de séparation, situés radialement entre les spires, laissent passer les fractions de liquide qui continuent à suivre le pas de la ou des vis transporteuses.
Les fractions de matières solides glissent dans les couloirs inclinés, situés dans la partie centrale du tambour et solidaires de celui-ci. Ces couloirs inclinés aboutissent dans des compar- timents, choisis de telle manière que les fractions de matières solides effectuent, par glissement dans ces couloirs incline, un déplacement axial dans le sens de progression désiré pour les matières solides, supérieur à celui qu'elles ont effectué en sens inverse conjointement avec les fractions de liquide.
Ces couloirs inclinés compliquent la construction de l'appareil, limitent la capacité utile de chargement en ma- tières solides et imposent des contraintes en ce qui concerne le rapport entre la largeur des compartiments et le diamètre du tambour. En effet, on comprendra que ces couloirs doivent avoir une inclinaison suffisante pour permettre le glissement des ma- tières solides séparées du liquide et que les matières solides excédentaires relevées en dehors de ces couloirs retombent dans les compartiments dont elles proviennent.
De plus, dans ce genre d'appareils, le comparti- ment de tête, c'est-à-dire celui où se fait l'alimentation en matières solides, doit avoir une capacité de séparation supérieure à celle des autres compartiments du fait qu'il reçoit en plus de la fraction de liquide normale une autre fraction de liquide nécessaire à l'introduction des matières solides dans l'appareil. :
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Il en résulte en pratique un élargissement du compartiment et par conséquent une augmentation de son diamètre. Cette dispo- sition de ce premier compartiment complique la construction de l'appareil.
L'invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients en proposant un appareil ne nécessitant pas la présence ' de ces couloirs inclinés.
A cet effet, dans l'appareil selon l'invention, les moyens d'alimentation des matières solides sont disposés au côté de l'entrée de la vis transporteuse et les moyens d'alimen- tation en liquide sont disposés du côté de la sortie de la vis. de sorte que les matières solides progressent conjointement avec lesdites fractions de liquide axialement dans le sens de transport de la vis, des surfaces d'écoulement du liquide étant associées auxdits éléments de relevage de la vis de manière} à déplacer les fractions de liquide séparées des matières solidesj dans le sens opposé à celui du transport de la vis.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, ledit tambour est divisé intérieurement en compar- timents par des disques parallèles présentant au moins une échan- crure, deux bords opposés de deux échancrures correspondantes de deux disques voisins étant reliés par des pans obliques, la succession de ces disques et de ces pans obliques formant dans la partie périphérique dudit tambour'au moins une vis transpor- teuse déformée, deux disques successifs étant reliés par au moins, une tôle collectrice pleine située en considérant le sens de rotation du tambour, en aval d'un élément de relevage et de sépa-, ration, des conduits à liquide étant situés à la périphérie du tambour et reliant deux compartiments séparés entre eux d'au moins un compartiment.
Suivant une forme de réalisation préférée de '
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l'invention dans laquelle les produits faisant partie des matiè- res solides sont extraits par un flux de liquide subdivis4 en deux flux partiels distincts travaillant en parallèle, cheminant en,sens inverse d'un flux de matières solides divisé en deux flux partiels et ayant des déplacements relatifs tels, par rap- port aux flux partiels de matières solides, que ces derniers sont rencontrés périodiquement et successivement par chacun des flux partiels de liquide, chaque disque présente deux échan- crures diamétralement opposées et deux encoches disposées symé- triquement par rapport à l'axe du risque qui est perpendiculaire à l'axe passant par les sommets des échancrures,
chaque compar- timent comprenant alors deux pans obliques et deux tôles collec- trices pleines reliées entre elles par une cloison axiale, les tôles pleines et la cloison axiale divisant le compartiment en deux cellules distinctes, la succession des disques et des pans obliques formant dans la partie périphérique du tambour deux vis transporteuses déformées, imbriquées l'une dans l'autre.
D'autres détails et particularités de l'invention . ressortiront de la description donnée ci-après à titre non limi- tatif, d'une forme préférentielle de réalisa @ avec références aux dessins lesquels :
De ligure 1 représente une vue en élévation, la tôle ' . corps étant enlevée, d'une partie d'un appareil pour ''extraction, au moyen d'un liquide, de produits faisant partie de matières solides, selon l'invention, les éléments de sépara- tion n'étant pas tous représentés.
La figure 2 représente une vue en plan, la tôle de corps étant enlevée, d'une partie de l'appareil selon la fi- gure 1.
La figure 3 représente une vue eu bout selon la ;
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flèche III, de la figure 1,
La figure 4 représente une vue en coupe selon la .ligne IV-IV de la figure 1.
La figure 5 représente une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 1.
Les figures 6 à 8 représentent chacune une vue en élévation des disques faisant partie de l'appareil selon la figure 1, au niveau des traits de coupe VI-VI, II-II, III-III de la figura 1.
La figure 9 représente schématiquement un dévelop- pement d'une partie du tambour vu de l'intérieur montrant les intersections avec les disques échancrés, les'pans obliques, les tôles collectrices inclinées, l'emplacement des éléments de sépa- ration, le cheminement des flux de liquide et des flux de matiè- res solides dans l'appareil selon la figure 1.
Les figures 10 et 11 représentant une variante d'une partie de l'appareil selon la figure 1.
Dans les différentes figures, les mêmes chiffres de référence désignent des éléments identiques ou similaires.
L'appareil comprend un tambour cylindrique 1 à axe horizontal, pouvant être mis en rotation. A l'intérieur du tambour et en contact avec la face interne de celui-ci sont disposés un certain nombre de disques 2 parallèles, perpendi- culaires à l'axe longitudinal du tambour 1 et délimitant un nombre de compartiments. Chaque disque 2 représenté aux figu- res 6 et 7 présente deux échancrures 3, 3' diamétralement oppo- sées, s'ouvrant sur la périphérie du disque et deux encoches allongées 4, 4' disposées symétriquement par rapport à l'axe du disque qui est perpendiculaire à l'axe passant par les sommets des échancrures 3, 3', les arcs de cercle compris entre les
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ouvertures 4 et 3, 4'. et 3' étant de préférence supérieurs à ceux compris entre les ouvertures 3' et 4, 3 et 4'.
Les disques 2 sont disposés à l'intérieur du tambour 1 de manière telle que le diamètre passant par les sommets des échancrures 3, 3' d'un disque 2 quelconque est décalé angulairement dans le sens de rotation du tambour par rapport au diamètre correspondant du disque 2 voisin situé du côté du compartiment d'alimentation
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en matières solides 31. Ce decaTa'-era'-psf! bzz environ 1800 ou à un multiple de cette valeur de façon à n équilibrer le couple de rotation du tambour. L'ensemble des figures 1, 2, 6, 7 et 8 montre clairement ce décalage. Entre deux disques 2 voisins, un pan oblique 5, en contact avec la face interne du tambour 1 et des tôles pleines 6 et 7, relie deux bords opposés des échancrures 3 de ces deux disques 2.
Deux pans obliques 5 voisins forment,dans la partie périphérique du tambour 1, un passage 32 mettant en communication deux com- partiments voisins. Un pan oblique 5' et des tôles pleines 6' et 7' relient de la même façon deux bords opposés des échan- crures 3'. Deux pans obliques 5' forment dans la partie périphé- rique du tambour 1 un passage 32'. L'ensemble des pans 5, 5' et des disques 2 forment dans la partie périphérique du tambour 1 deux vis transporteuses déformées imbriquées l'une dans l'autre.
Chaque compartiment délimité par deux disques 2 voisins est séparé en deux cellules par des cloisons 8 disposées dans un pan axial, prolongées des deux côtés jusqu'au tambour 1 par des tôles collectrices pleines 9 et 9' inclinées par rapport aux cloisons 8 et reliant les bords opposés des deux encoches
4 ou 4' de deux disques 2 distants de deux compartiments.
Les cloisons 8 sont reliées aux tôles collectrices pleines 9 et 9' par des tôles pleines 11 et 11' . Dans un même compartiment, on a ainsi deux tôles pleines 9 et deux tôles pleines 9' qui déli-
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mitent avec les tôles pleines 11 et 11' et la paroi interne du tambour 1, des conduits à liquide 10 et 10' symétriques qui réalisent la communication prévue entre les cellules opposées des deux compartiments situés de part et d'autre du comparti- ment considéré.
Dans chaque cellule est disposé devant les tôles collectrices inclinées ? et9' , à hauteur de l'encoche 4 ou 4', un élément de séparation des matières solides et des liquides constitué par un panier perforé 12 ou 12' dont les dimensions sont légèrement inférieures à celles de la cellule dans laquelle il est suspendu, afin de permettre le passage du liquide entre les parois du panier et celles de la cellule.
L'on décrira maintenant les parties de l'appareil servant à l'alimentation et à l'évacuation des matières solides ' et du liquide.
L'entrée du tambour est délimitée par un premier disque 13, de même diamètre que les disques 2 ; ce premier disque ; 13 est dépourvu d'échancrures 3, 3' et 4', 4, mais il présente un orifice circulaire central d'alimentation 14. Des pans obli- ques 5 et 5' et des tôles pleines 6 et 6' relient les bords libres des échancrures 3 ou 3' du second disque 2 au premier disque 13.
Entre les disques 2 et 13, le tambour est prolongé par une tôle perforée 30 qui permet l'écoulement du liquide ayant servi au transport des matières solides vers,l'appareil.
Chacune des encoches 4, 4' du second disque, 2, représenté à la figure 7 présente, du côté de la périphérie du disque, un élargissement 15 ou 15' auquel est fixée, du côté du premier compartiment, formé entre le second et le troisième dis- que 2 une cloison 16 ou 16' formant avec une seconde cloison 17 ou 17' fixée du côté du compartiment d'alimentation 31 délimité
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par le disque 13, le second disque',; 2, et trois cloisons trans- versales 18, 19, 20 ou 18', 19' et 20' autourdes encoches 4 et 4', un logement 21 ou 21', en communication ar les ouvertures 22, 22' dans le tambour 1 avec un collecteur 23 entourant le tambour 1.
Le collecteur 23 est divisé en deux zones 24, 25 par une cloison annulaire 26, chacune de ces:zones présentant un conduit d'évacuation de liquide.
Le dernier compartiment, c'est-à-dire celui par où les matières solides quittent l'appareil,ne comporte que deux demi-cellules diamétralement symétriques. Des cloisons de guidage 27, 27' situées dans un plan perpendiculaire au plan axial 8 et obliques par rapport à l'axe du tambour 1 limitent ces demi-cellules dans la partie centrale du tambour et guident les matières solides hors de l'appareil.
Le liquide, d'extraction est amené à l'arrière du tambour dans un ou plusieurs compartiments par deux tuyauteries qui percent soit le tambour, soit les pans inclinés 5 et 5'.
Les intersections de la tuyauterie avec le tambour 1, notées 28, 28' ou avec les pans inclinés, notées 29, 29' n'ont été repré- sentées que dans l'avant-dernier compartiment.
On décrira maintenant en se référant aux figures 1, 2, 4 et 9, le cheminement des deux flux de matières solides et des deux flux de liquide dans l'appareil décrit.
Le sens de transport des vis est donné par la flèche 38 et le sens de rotation du tambour par la flèche 34,.
Les deux séries de cellules sont numérotées respectivement I, II...., VI, .... , N et I', II ", ... ,VI', ....N' chaque com- partiment comprenant deux cellules est donc représenté par les chiffres I. I', II II', ..., VI VI', ... N N . Les traits d'axe représentent la trajectoire d'une fraction du flux A de matières solides, les traits mixtes celle d'une fraction du
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flux B de matières solides. Les traits pointillés longs repré- sentent la trajectoire d'une fraction du flux a de liquide et les' traits pointillés courts celle d'une fraction du flux b de liquide.
Les matières solides sont amenées, d'une manière continue, en,mélange avec du liquide ayant servi à l'extraction par' l'orifice 14, dans le compartiment d'alimentation 31 où elles sont séparées par le passage au point bas des tôles 5 et 5' en deux fractions égales alimentant les flux A et B. La fraction du flux A est entraînée, pendant une rotation du tambour de
180 , dans un passage 32 et recueillie dans le panier de sépara- tion 12 de la cellule I. Pendant la rotation de 1800 suivante, la fraction du flux B est entraînée dans un passage 32' et re- cueillie dans le panier de séparation 12' de la cellule I', Le même processus ayant lieu à chaque rotation de 3600 du tambour.
La majeure partie du liquide amené avec les ma- tières solides dans le compartiment d'alimentation 31 traverse la cloison perforée 30 et aboutit dans la zone 24 du collecteur
23 tandis que le reste de ce liquide qui est entraîné dans un passage 32' ou 32' et passe avec les matières solides dans le premier compartiment du tambour traverse le pa.nier de séparation
12 ou 12' et'passe, à travers l'encoche 4 ou 4' dans le logement
21 ou 21' d'où il ressort par l'ouverture 22 ou 22' et de là aboutit dans la zone 25 du collecteur 23.
Suivons maintenant le chemin parcouru par la fraction du flux A de matières solides introduites dans la cel- lule I. Partant d'une position au point bas du panier 12 de la cellule I et pendant une rotation du tambour de 180 , la frac- tion du flux A de matières solides considérée est d'abord relevée par le panier de séparation 12, puis glisse sur une cloison 8
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vers la partie opposée de la cellule I où elle arrive derrière une tôle ¯inclinée 9.
Pendant la rotation suivante de 180 , cette fraction du flux A de matières solides est entraînée dans un passage 32 et passe dans la cellule II où elle sera relevée par un panier de séparation 12 et ainsi de suite, de rotation de 360 en rotation de 360 jusque dans la demi-cellule N du dernier compartiment où la fraction du flux A. de matières solides est relevée une dernière fois et déversée sur la cloison de guidage 27 le long de laquelle elle glisse pour sortir de l'appareil.
On voit donc que les fractions de flux A cheminent uniquement dans la série de cellules I, II, ... VI,... N constituant une moitié du tambour et avancent d'un compartiment au compartiment suivant dans le sens de transport des vis à raison d'un comparti- ment par rotation du tambour de 360 . En raison de la symétrie entre les deux séries de cellules du tambour, il est évident que la fraction du flux B de matières solides introduite dans la cel- lule I', suivra un cheminement semblable dans toutes les cellules moitié de la série I', II', ... , VI', ....N' constituant l'autre du tambour.
Dans la réalisation décrite, le liquide d'alimen- tation est amené, en continu ou discontinu, dans le compartiment N - I, (N - I)' par deux tuyauteries aboutissant en 28, 28' ou 29, 29' et se répartit également dans les deux cellules de ce compartiment pour alimenter les flux a et b de liquide.
La fraction du flux b de liquide amenée dans la cellule N - I, pendant une rotation du tambour de 180 , est con- duite dans la cellule N par le passage 32. De la cellule N, cette fraction de liquide s'écoule par une canalisation à liquide
10 dans la cellule (N - II)'. Pendant la rotation de 180 sui-
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vante, cette même fradtion de liquide est entraînée dans un peina- ge 32' et conduite dans la cellule (N - I)' d'où elle s'écoule par une canalisation à liquide 10' dans la cellule N - III et ainsi de suite,de rotation de 180 en rotation de 180 .
On voit donc que la fraction de flux a introduite en N - I passe, en 1800 de rotation, en N et aboutit en (N - II)' avec un déplacement d'un compartiment en sens inverse du sens de transport des ma- tières solides et en passant d'une série de cellules à l'autre. rendant la rotation de 180 suivante, la même fraction de liquide passe de la cellule (N - il)' à la cellule (N - I)' et de là dans la cellule N - III. En une rotation de 360 , la fraction de ; flux a progressé donc de deux compartiments en sens inverse du sens de'transport des matières solides.
Le trajet du flux b dans le tambour passe donc par les cellules suivantes : (N - I), N, (N - Il)', (N - I)', (N - III), (N - II), (N - IV)', (N -III)' ... Par raison de symétrie, le flux a introduit en (N - I)' N', passe par les cellules suivantes (N - I); (N- II), (N - III)', (N - II)', (N - IV), (N - III), ... Les deux flux passent donc par toutes les cellules sans cependant jamais se mélanger et ils ne traversent lec surfaces de séparation liquide/solide que . d'une cellule sur deux.
Dans le compartiment II, II', les flux a et b sortiront donc séparément l'un par le couloir à liquide
10, l'autre par le couloir à liquide 10' pour aboutir dans le logement 21 ou 21' d'où ils ressortiront par l'ouverture 22 ou 22' dans la zone 25 du collecteur 23.
En résumé on voit donc d'une part que chaque frac- tion de chacun des flux de liquide passe alternativement des cel-' lules d'une série aux cellules d'une autre série, rencontrant ' ainsi alternativement et successivement des fractions des flux
A et B de matières solides avec lesquelles les fractions de li- quide cheminent dans les passages 32 et 32' pendant la progres-
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sion axiale des matières solides et d'autre part que les flux de liquide progressent au cours d'une rotation du tambour de 360 de deux compartiments en sens inverse du sens de transport . de la vis, c'est-à-dire en sens inverse du sens de transport des matières solides et deux fois plus vite que ces dernières.
Les avantages de l'invention décrite ci-avant sont multiples et résultent en ordre principal du fait que la progression axiale des matières solides ayant lieu dans le sens de transport des vis, par guidage dans la zone périphérique inférieure du tambour par les pans obliques faisant partie des spires des vis, et étant pendant ce transfert en contact avec le liquide, il ne faut plus prévoir, comme dans les appareils connus, des couloirs inclinés dans la zone centrale du tambour pour la progression axiale des matières solides.
La suppression des couloirs inclinés permet d'augmenter la capacité utile de chargement en matières solides des compartiments puisqu'on ne doit plus craindre un éboulement des matières solides en dehors de ces couloirs inclinés.
D'autre part, après relevage, las matières solides s'éboulent dans la partie opposée de la cellule dont elles proviennent qui a sensiblement la même capacité puisque la cloison qui divise le compartiment en deux cellules est axiale alors que, dans les appareils connus, les couloirs inclinés déversent les matières solides sur une grille dont le plan fait avec celui de la grille d'origine un angle , 180 moins deux fois le décalage normale- ment utilisé pour l'équilibrage du tambour.
une augmentation supplémentaire de capacité en matières solides des cellules peut encore être obtenue par l'inégalité des arcs de cercle com- pris entre les ouvertures 4 et 3, 4' et 3' et ceux compris entre les ouvertures 3' et 4,3 et 4' d'un disque 2, ce qui permet de compenser le volume que l'introduction du panier de séparation 12 ou 12' fait perdre dans une demi-cellule.
Par rapport
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aux appareils connus, la capacité du tambour est encore augmentée par le fait que le seul mouvement que les matières solides effec- tuent seules est un transport sans déplacement axial d'une extré- mité d'une cellule à l'autre extrémité, par relevage et éboulement dans la même cellule; la largeur de la section de passage sur les cloisons étant naturellement plus Grande que dans des couloirs inclinés, par'conséquent la hauteur de la section de passage des matières solides en dessous des échancrures 3, 3', peut être in- férieure à celle des couloirs inclinés ce qui permet d'avoir un plus grand volume pour le mélange liquide- matières solides lors de la position basse de la cellule, ce volume étant limité par le niveau de débordement au-dessus des pans obliques 5, 5'.
L'éboulement des matières solides ayant lieu plus tôt que dans les appareils connus, le couplé moteur peut être di- minué.
Etant donné que les matières solides progressant continuellement d'un compartiment par tour sans effectuer de mou- vement de recul, les matières solides sont extraites du dernier compartiment, contrairement aux appareils connus où elles sont extraites de l'avant-dernier compartiment; la sortie de matières solides peut donc se faire à un niveau plus élevé, les cloisons de guidage oblique 27 et 27' étant plus courtes que les couloirs inclinés des appareils connus.
Dans l'appareil selon l'invention, pendant la phase de contact entre les matières solides et le liquide, le mélange subit un net changement de direction lors du guidage par les pans inclinés. De ce fait, l'extraction des produits faisant partie des matières solides est accélérée. La suppression des couloirs permet d'augmenter la surface des éléments de séparation liquide- matières solides et d'obtenir à chaque rotation une diminution de la quantité de liquide entraînée par les matières solides et/ou
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permet une augmentation de la vitesse de rotation du tambour.
Un sutre avantage de la suppression des couloirs inclinés réside dans le fait qu'il n'existe plus de contraintes en ce qui concerne .e rapport entre la largeur des compartiments et le diamètre du ttmbour. On peut donc envisager de donner des largeurs différente!! aux divers compartiments d'un même appareil, c'est-à-dire qu'on peut fairt varier le pas de la ou des vis transporteuses. On a, en effet, constaté que le volume des frac- tions de matières solides diminue au cours de l'extraction de sorte qu'on a avantage à diminuer la capacité des derniers com- partiments.
Dans l'appareil selon l'invention, le compartiment de tête le même diamètre que le corps du tambour de sorte que l'encombrement global de l'appareil est diminué. La largeur du compartiment d'alimentation est également inférieure à celle du compartiment de tête des appareils connus, ce qui provient du fait qu'on peut aisément extraire le liquide provenant du tambour avant le compartiment d'alimentation et donc réduire la surface de sépa- ration liquide - matières solides du compartiment d'alimentation.
En outre, dans la tête d'alimentation, on n'effectue plus un rele- vage des matières solides puisque celles-ci sont entraînées dans le premier compartiment par le mouvement des vis transporteuses alors qu'il n'était pas possible, dans les appareils connus, d'é- quilibrer ce relevage des matières solides dans le compartiment de tête par un décalage des grilles. Enfin, ce compartiment de tête étant moins large et déjà soutenu par les pans obliques 5, 5', on peut supprimer l'armature spéciale qu'on devait prévoir dans les appareils connus.
En conséquence, de ce qui précède, la construction de l'appareil est grandement facilitée pàr le fait de la suppres-
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sien des couloirs inclinés, par le fait que le compartiment d'alimentation fait corps avec le reste du tambour, par la sup- pression de l'armature de ce compartiment de tête, par le fait qu'on peut augmenter la largeur des compartiments sans faire va- rier le diamètre du tambour.
L'appareil décrit peut notamment servir à l'extrac- tion du saccharose des betteraves ou cannes à sucre ainsi qu'à l'extraction de tout autre substance contenue dans des matières solides comme par exemple les tanins des noix de galle.
Dans la variante de réalisation selon les figures 10 et 11, les tôles collectrices 37, 37' sont perpendiculaires aux disques et s'arrêtent à une petite distance du tambour, des tôles pleines cintrées 35, 35', et des tôles pleines en forme d'hélice 36, 36', formant avec la paroi du tambour 1, des couloirs à liquide 38, 38' mettant en communication les cellules opposées de deux compartiments distants d'au moins un compartiment.
Il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et que bien des variantes pourraienty être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
C'est ainsi que l'on pourrait prévoir un appareil comportant une seule vis transporteuse ou trois vis transporteuses) une seule tôle collectrice ou trois tôles collectrices par com- partiment, etc.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Apparatus for extracting, by liquid, products forming part of solids"
The present invention relates to an apparatus for extracting by liquid, products forming part of solids, by progression, in countercurrent, liquid and solids in a drum, comprising at least one conveyor screw of which at least a portion of the turns defines compartments provided with elements for lifting solids and separating solids and liquid, passages
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being provided through the turns to return the solids lifted by the lifting elements in the lower part of the drum, each time in another fraction of liquid.
Apparatuses for the continuous extraction by a liquid of products forming part of solid materials are known, in particular from Belgian patents nos. 367,630, 371,926 and 475,626, in which fractions of said solid materials are treated. , of decreasing richness in products to be extracted, by fractions of said liquid, also of decreasing richness in products to be extracted, said fractions of solid matter and said fractions of liquid having resulting relative displacements in opposite directions, with the feature that the axial progression of said liquid fractions is ensured, in the desired direction, together with said solid material fractions, the latter then undergoing an axial displacement in the opposite direction, out of the liquid phase,
which is greater than that which they carried out with said liquid fractions.
These known devices comprise a rotating drum divided internally into compartments by the turns of at least one conveyor screw integral with the drum, means at the outlet of the screw, for the supply of solids, means at the inlet. screw for liquid supply.
In these devices, the progression of the liquid fractions is ensured, in the direction of progression of the conveyor screw (s), together with the solid material fractions, by the rotation of the drum. The fractions of solid matter entrained jointly with the liquid fractions in the direction of progression of the conveyor screw (s) by rotation of the drum, therefore undergo a displacement in the opposite direction of
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whatever is desired by the solids.
In order to advance the solid material fractions in the direction desired for them, that is to say in the opposite direction to the direction of progress of the liquid fractions, separating elements and inclined lanes are used.
The separation elements, located radially between the turns, allow the liquid fractions to pass which continue to follow the pitch of the conveyor screw (s).
The fractions of solid matter slide in the inclined corridors, located in the central part of the drum and integral with it. These inclined corridors end in compartments, chosen in such a way that the fractions of solids effect, by sliding in these inclined corridors, an axial displacement in the direction of advance desired for the solids, greater than that which they have. performed in reverse together with the liquid fractions.
These inclined corridors complicate the construction of the apparatus, limit the useful loading capacity of solids and impose constraints on the ratio between the width of the compartments and the diameter of the drum. In fact, it will be understood that these corridors must have a sufficient inclination to allow the sliding of the solids separated from the liquid and that the excess solids collected outside these corridors fall back into the compartments from which they originate.
In addition, in this type of apparatus, the head compartment, that is to say the one where the solids are fed, must have a greater separation capacity than the other compartments because 'it receives in addition to the normal liquid fraction another liquid fraction necessary for the introduction of solids into the apparatus. :
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In practice, this results in an enlargement of the compartment and consequently an increase in its diameter. This arrangement of this first compartment complicates the construction of the apparatus.
The object of the invention is to remedy these drawbacks by providing an apparatus which does not require the presence of these inclined corridors.
To this end, in the apparatus according to the invention, the means for supplying solids are arranged on the side of the inlet of the conveyor screw and the means for supplying liquid are arranged on the side of the outlet. of the screw. such that the solids progress together with said liquid fractions axially in the direction of conveyance of the screw, liquid flow surfaces being associated with said screw lifting members so as to displace the separated liquid fractions from the screws. solidsj in the opposite direction of transport of the screw.
According to an advantageous embodiment of the invention, said drum is internally divided into compartments by parallel discs having at least one notch, two opposite edges of two corresponding notches of two neighboring discs being connected by oblique sides, the succession of these discs and these oblique faces forming in the peripheral part of said drum at least one deformed conveyor screw, two successive discs being connected by at least one solid collecting plate situated considering the direction of rotation of the drum, downstream of a lifting and separating element, liquid conduits being located at the periphery of the drum and connecting two compartments separated from each other by at least one compartment.
According to a preferred embodiment of '
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the invention in which the products forming part of the solids are extracted by a flow of liquid subdivided4 into two distinct partial flows working in parallel, moving in, the opposite direction of a flow of solid materials divided into two partial flows and having relative displacements such, with respect to the partial flows of solids, that the latter are encountered periodically and successively by each of the partial flows of liquid, each disc has two diametrically opposed notches and two notches arranged symmetrically with respect to to the risk axis which is perpendicular to the axis passing through the peaks of the notches,
each compartment then comprising two oblique sections and two solid collecting sheets interconnected by an axial partition, the solid sheets and the axial partition dividing the compartment into two distinct cells, the succession of discs and oblique sections forming in the peripheral part of the drum two deformed conveyor screws, nested one inside the other.
Other details and features of the invention. From the description given below without limitation, a preferred embodiment will emerge with references to the drawings which:
Figure 1 shows an elevational view, the sheet '. body being removed from a part of an apparatus for the extraction, by means of a liquid, of products forming part of solids, according to the invention, not all of the separating elements being shown.
Figure 2 shows a plan view, with the body plate removed, of part of the apparatus according to figure 1.
Figure 3 shows an end view according to;
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arrow III, in figure 1,
Figure 4 shows a sectional view along line IV-IV of Figure 1.
Figure 5 shows a sectional view along the line V-V of Figure 1.
FIGS. 6 to 8 each represent an elevational view of the discs forming part of the apparatus according to FIG. 1, at the level of cut lines VI-VI, II-II, III-III of FIG. 1.
Figure 9 shows schematically a development of part of the drum seen from the inside showing the intersections with the scalloped discs, the oblique sections, the inclined collector plates, the location of the separating elements, the routing. flows of liquid and flows of solids in the apparatus according to figure 1.
Figures 10 and 11 show a variant of part of the apparatus according to Figure 1.
In the various figures, the same reference numerals designate identical or similar elements.
The apparatus comprises a cylindrical drum 1 with a horizontal axis, which can be rotated. Inside the drum and in contact with the internal face thereof are arranged a number of parallel discs 2, perpendicular to the longitudinal axis of the drum 1 and delimiting a number of compartments. Each disc 2 shown in Figures 6 and 7 has two diametrically opposed notches 3, 3 'opening onto the periphery of the disc and two elongated notches 4, 4' arranged symmetrically with respect to the axis of the disc which is perpendicular to the axis passing through the vertices of the notches 3, 3 ', the arcs of a circle lying between the
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openings 4 and 3, 4 '. and 3 'preferably being greater than those between the openings 3' and 4, 3 and 4 '.
The discs 2 are arranged inside the drum 1 such that the diameter passing through the tops of the notches 3, 3 'of any disc 2 is angularly offset in the direction of rotation of the drum with respect to the corresponding diameter of the drum. neighbor drive 2 located on the power bay side
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in solids 31. This decaTa'-era'-psf! bzz about 1800 or a multiple of this value so as to n balance the torque of the drum. All of Figures 1, 2, 6, 7 and 8 clearly show this shift. Between two neighboring discs 2, an oblique face 5, in contact with the internal face of the drum 1 and the solid sheets 6 and 7, connects two opposite edges of the notches 3 of these two discs 2.
Two neighboring oblique sections 5 form, in the peripheral part of the drum 1, a passage 32 putting two neighboring compartments in communication. An oblique face 5 'and solid sheets 6' and 7 'similarly connect two opposite edges of the notches 3'. Two oblique sections 5 'form in the peripheral part of the drum 1 a passage 32'. The set of panels 5, 5 ′ and of the discs 2 form, in the peripheral part of the drum 1, two deformed conveyor screws nested in one another.
Each compartment delimited by two neighboring discs 2 is separated into two cells by partitions 8 arranged in an axial section, extended on both sides to the drum 1 by solid collecting plates 9 and 9 'inclined relative to the partitions 8 and connecting the opposite edges of the two notches
4 or 4 'of two discs 2 separated by two compartments.
The partitions 8 are connected to the solid collector plates 9 and 9 'by solid plates 11 and 11'. In the same compartment, there are thus two solid sheets 9 and two solid sheets 9 'which delimit
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with the solid sheets 11 and 11 'and the internal wall of the drum 1, place symmetrical liquid conduits 10 and 10' which provide the intended communication between the opposite cells of the two compartments located on either side of the compartment considered .
In each cell is arranged in front of the inclined collector plates? and9 ', at the height of the notch 4 or 4', an element for separating solids and liquids consisting of a perforated basket 12 or 12 'whose dimensions are slightly smaller than those of the cell in which it is suspended, in order to allow the passage of the liquid between the walls of the basket and those of the cell.
The parts of the apparatus for the supply and removal of solids and liquid will now be described.
The entrance to the drum is delimited by a first disc 13, of the same diameter as the discs 2; this first disc; 13 is devoid of notches 3, 3 'and 4', 4, but it has a central circular feed orifice 14. Oblique sides 5 and 5 'and solid sheets 6 and 6' connect the free edges of the notches 3 or 3 'from the second disc 2 to the first disc 13.
Between the discs 2 and 13, the drum is extended by a perforated sheet 30 which allows the flow of the liquid which has been used to transport the solids to the apparatus.
Each of the notches 4, 4 'of the second disc, 2, shown in FIG. 7 has, on the side of the periphery of the disc, an enlargement 15 or 15' to which is fixed, on the side of the first compartment, formed between the second and the third disc 2 a partition 16 or 16 'forming with a second partition 17 or 17' fixed on the side of the delimited supply compartment 31
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by disk 13, the second disk ',; 2, and three transverse partitions 18, 19, 20 or 18 ', 19' and 20 'around the notches 4 and 4', a housing 21 or 21 ', in communication through the openings 22, 22' in the drum 1 with a manifold 23 surrounding the drum 1.
The manifold 23 is divided into two zones 24, 25 by an annular partition 26, each of these: zones having a liquid discharge duct.
The last compartment, that is to say the one through which the solids leave the apparatus, has only two diametrically symmetrical half-cells. Guide partitions 27, 27 'situated in a plane perpendicular to the axial plane 8 and oblique with respect to the axis of the drum 1 limit these half-cells in the central part of the drum and guide the solids out of the apparatus.
The extraction liquid is brought to the rear of the drum in one or more compartments by two pipes which pierce either the drum or the inclined faces 5 and 5 '.
The intersections of the piping with drum 1, denoted 28, 28 'or with the inclined sides, denoted 29, 29' have only been shown in the penultimate compartment.
With reference to FIGS. 1, 2, 4 and 9, the path of the two streams of solids and of the two streams of liquid in the apparatus described will now be described.
The direction of transport of the screws is given by arrow 38 and the direction of rotation of the drum by arrow 34 ,.
The two series of cells are respectively numbered I, II ...., VI, ...., N and I ', II ", ..., VI', .... N 'each compartment comprising two cells is therefore represented by the digits I. I ', II II', ..., VI VI ', ... NN. The axis lines represent the trajectory of a fraction of the flow A of solids, the lines mixed that of a fraction of
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stream B of solids. The long dotted lines represent the trajectory of a fraction of the flow a of liquid and the short dotted lines that of a fraction of the flow b of liquid.
The solids are fed, in a continuous manner, mixed with the liquid used for extraction through the orifice 14, into the supply compartment 31 where they are separated by passing through the low point of the sheets. 5 and 5 'in two equal fractions supplying the streams A and B. The fraction of the stream A is driven, during a rotation of the drum of
180, in a passage 32 and collected in the separation basket 12 of the cell I. During the next 1800 rotation, the fraction of the flow B is entrained in a passage 32 'and collected in the separation basket 12 'cell I', The same process taking place every 3600 rotation of the drum.
The major part of the liquid brought with the solids in the supply compartment 31 passes through the perforated partition 30 and ends up in the zone 24 of the collector.
23 while the remainder of this liquid which is entrained in a passage 32 'or 32' and passes with the solids in the first compartment of the drum passes through the separation pan
12 or 12 'and' passes, through the notch 4 or 4 'in the housing
21 or 21 'from which it emerges through opening 22 or 22' and from there ends in zone 25 of manifold 23.
Let us now follow the path traveled by the fraction of the stream A of solids introduced into cell I. Starting from a position at the low point of basket 12 of cell I and during a rotation of the drum of 180, the fraction of the flow A of solids considered is first raised by the separation basket 12, then slides on a partition 8
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towards the opposite part of cell I where it arrives behind an inclined sheet 9.
During the next rotation of 180, this fraction of the flow A of solids is entrained in a passage 32 and passes into the cell II where it will be raised by a separation basket 12 and so on, of rotation of 360 in rotation of 360 up to the half-cell N of the last compartment where the fraction of the flow A. of solids is raised a last time and discharged onto the guide partition 27 along which it slides out of the apparatus.
It can therefore be seen that the flow fractions A travel only in the series of cells I, II, ... VI, ... N constituting one half of the drum and advance from one compartment to the next compartment in the direction of transport of the screws at the rate of one compartment per drum rotation of 360. Due to the symmetry between the two series of cells in the drum, it is evident that the fraction of the flow B of solids introduced into cell I ', will follow a similar path in all the cells half of the series I', II ', ..., VI', .... N 'constituting the other of the drum.
In the embodiment described, the feed liquid is brought, continuously or discontinuously, into the compartment N - I, (N - I) 'by two pipes terminating at 28, 28' or 29, 29 'and is distributed also in the two cells of this compartment to supply the flows a and b with liquid.
The fraction of the flow b of liquid brought into the cell N - I, during a rotation of the drum of 180, is carried into the cell N through the passage 32. From the cell N, this fraction of liquid flows through a liquid pipeline
10 in cell (N - II) '. During the rotation of 180 sui-
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fradtion, this same liquid fradtion is entrained in a pain 32 'and conducted in the cell (N - I)' from where it flows through a liquid line 10 'in the cell N - III and so of continuation, of rotation of 180 in rotation of 180.
We can therefore see that the fraction of flow a introduced in N - I passes, in 1800 of rotation, into N and ends up in (N - II) 'with a displacement of a compartment in the opposite direction to the direction of transport of the materials. solids and moving from one series of cells to another. making the next 180 turn, the same fraction of fluid passes from cell (N - il) 'to cell (N - I)' and from there into cell N - III. In a rotation of 360, the fraction of; The flow therefore progressed from two compartments in the opposite direction to the direction of transport of the solids.
The path of flow b in the drum therefore passes through the following cells: (N - I), N, (N - Il) ', (N - I)', (N - III), (N - II), ( N - IV) ', (N -III)' ... By reason of symmetry, the flow introduced in (N - I) 'N', passes through the following cells (N - I); (N- II), (N - III) ', (N - II)', (N - IV), (N - III), ... The two flows therefore pass through all the cells without however ever mixing and they only pass through the liquid / solid separation surfaces. every second cell.
In compartment II, II ', the flows a and b will therefore exit separately one by the liquid passage
10, the other through the liquid passage 10 'to end in the housing 21 or 21' from which they will exit through the opening 22 or 22 'in the zone 25 of the manifold 23.
In summary we can therefore see on the one hand that each fraction of each of the liquid flows passes alternately from the cells of one series to the cells of another series, thus encountering alternately and successively fractions of the flows.
A and B of solids with which the liquid fractions pass through passages 32 and 32 'during the progress.
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axial sion of the solids and on the other hand that the liquid flows progress during a rotation of the drum of 360 of two compartments in the opposite direction to the direction of transport. of the screw, that is to say in the opposite direction to the direction of transport of the solids and twice as fast as the latter.
The advantages of the invention described above are multiple and result in the main order from the fact that the axial progression of the solids taking place in the direction of transport of the screws, by guiding in the lower peripheral zone of the drum by the oblique faces forming part of the turns of the screws, and being during this transfer in contact with the liquid, it is no longer necessary to provide, as in known devices, inclined corridors in the central zone of the drum for the axial progression of the solids.
The elimination of inclined corridors makes it possible to increase the useful solid matter loading capacity of the compartments since there is no longer any fear of a landslide of solids outside these inclined corridors.
On the other hand, after lifting, the solid materials flow into the opposite part of the cell from which they come which has substantially the same capacity since the partition which divides the compartment into two cells is axial whereas, in known devices, sloping lanes dump solids onto a grate whose plane forms an angle with that of the original grate, 180 minus twice the offset normally used for drum balancing.
a further increase in the solids capacity of the cells can still be obtained by the inequality of the arcs of a circle comprised between the openings 4 and 3, 4 'and 3' and those between the openings 3 'and 4.3 and 4 'of a disc 2, which makes it possible to compensate for the volume that the introduction of the separation basket 12 or 12' causes to lose in a half-cell.
Compared
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with known apparatuses, the capacity of the drum is further increased by the fact that the only movement which the solids carry out alone is a transport without axial displacement from one end of a cell to the other end, by lifting and landslide in the same cell; the width of the passage section on the partitions being naturally greater than in inclined corridors, consequently the height of the passage section for solids below the notches 3, 3 ', may be less than that of the inclined corridors which makes it possible to have a greater volume for the liquid-solids mixture during the low position of the cell, this volume being limited by the level of overflow above the oblique faces 5, 5 '.
As the flow of solids takes place earlier than in known devices, the motor coupling can be reduced.
Since the solids continuously progressing from one compartment by revolution without effecting a backward movement, the solids are extracted from the last compartment, unlike the known apparatus where they are extracted from the penultimate compartment; the output of solids can therefore take place at a higher level, the oblique guide partitions 27 and 27 'being shorter than the inclined corridors of known devices.
In the apparatus according to the invention, during the phase of contact between the solids and the liquid, the mixture undergoes a clear change of direction during guidance by the inclined faces. As a result, the extraction of products forming part of the solids is accelerated. The elimination of the corridors makes it possible to increase the surface of the liquid-solids separation elements and to obtain at each rotation a reduction in the quantity of liquid entrained by the solids and / or
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allows an increase in the rotation speed of the drum.
A sutre advantage of the elimination of inclined corridors lies in the fact that there are no longer any constraints with regard to the ratio between the width of the compartments and the diameter of the ttmbour. We can therefore consider giving different widths !! to the various compartments of the same device, that is to say that the pitch of the conveyor screw or screws can be varied. It has in fact been observed that the volume of the solid material fractions decreases during the extraction so that it is advantageous to reduce the capacity of the last compartments.
In the device according to the invention, the head compartment has the same diameter as the body of the drum so that the overall size of the device is reduced. The width of the feed compartment is also less than that of the head compartment of known apparatuses, which results from the fact that it is easy to extract the liquid from the drum before the feed compartment and therefore reduce the separation surface. liquid ration - solids of the feed compartment.
In addition, in the feed head, the solids are no longer lifted since they are entrained into the first compartment by the movement of the conveyor screws when it was not possible, in the known devices, to balance this lifting of solids in the head compartment by an offset of the grids. Finally, this head compartment being narrower and already supported by the oblique sides 5, 5 ', it is possible to eliminate the special reinforcement which had to be provided in the known devices.
Accordingly, from the above, the construction of the apparatus is greatly facilitated by the omission of
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its inclined corridors, by the fact that the feed compartment is integral with the rest of the drum, by the elimination of the frame of this head compartment, by the fact that the width of the compartments can be increased without vary the diameter of the drum.
The apparatus described can be used in particular for the extraction of sucrose from beets or sugar cane as well as for the extraction of any other substance contained in solid materials such as, for example, the tannins of gall nuts.
In the variant embodiment according to Figures 10 and 11, the collector plates 37, 37 'are perpendicular to the discs and stop at a small distance from the drum, the bent solid plates 35, 35', and the d-shaped solid plates. 'helix 36, 36', forming with the wall of the drum 1, liquid passages 38, 38 'putting in communication the opposite cells of two compartments distant from at least one compartment.
It should be understood that the invention is not limited to the embodiment described and that many variations could be made without departing from the scope of the present patent.
Thus one could provide an apparatus comprising a single conveyor screw or three conveyor screws) a single collecting plate or three collecting plates per compartment, etc.
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