Brevet FR2002520A1 — publié le 19691017

La présente invention concerne une gaine directrice pour air pollué ou chargé de poussières ou de fibres. Dans la technique du nettoyage pneumatique des machines, par exemple de machines textiles, ainsi que du transport pneuma-ç- tique de matières, par exemple de matières fibreuses, il est fréquemment nécessaire de dévier un courant d'air ou de le faire sortir d'un carter dfune manière uniforme et sur une largeur déterminée. Ce problème peut être résolu correctement d'une manière aérodynamique dans le cas d'air propre:- il est cependant né ces-saire d'utiliser à cet effet des chamhres de soufflage ou.de décharge ou des sections de eanaux relativement grandes» Dans le cas de dispositifs pneumatiques de nettoyage on ne dispose en général pas de la place nécessaire. Dans les cas où la place disponible est limitée pour des dispositifs pneumatiques de nettoyage, on a donc proposé d'utiliser des tôles directrices ou déflectrices dans les eanaux d'écou- . lemerct «5'air, ce qui peut donner des résultats satisfaisants dans le cas d'air propre. Toutefois, lorsqu'on utilise de l'air chargé d'une matière à transporter, ces dispositifs directeurs d'air se 2q bouchent après un temps assez court. On a également cherché à améliorer les conditions d^écoulement dans les canaux par introduction de ce qu'on appelle de l'air parasite. Pour être suffisamment efficaces, les quantités drair parasite à mettre en oeuvre sont si importantes qu'elles ne sont 2.^ pas économiquement admissibles. L'invention se propose donc d'éliminer les inconvénients précités. La gaine directrice selon l'invention pour air pollué ou chargé de poussières ou en fibres, dont le corps présente une . section approximativement cylindrique ou spiraléiforme et comporte jq une ouverture d'entrée, une ouverture de sortie ainsi qu'une tubulure de sortie reliée a l'ouverture de sortie et orientée tang'entiellement au corps de gaine ainsi que des moyens pour produire un écoulement turbulent à l'intérieur du corps de gaine, est caractérisée en ce que la tubulure de sortie est orientée dans une direction opposée au sens de déviation des moyens de turbulence de manière à produire un rétrëcisseneirb aérodynamique de section. Le rétrécissement aérodynamique de section fournit une section efficace ou utile de sortie considérablement diminuée par rapport à la section réelle ou effective de l'ouverture de sortie 40 et de la tubulure de sortie. De ce fait, on peut maintenir à une - 69 04536 2002520 2 valeur faible la quantité d'air nécessaire pour le fonctionnement de la gaine directrice, ce qui a également une influence avantageuse sur l'énergie à fournir pour 1'entraîement de l'air. Malgré cela, la section totale de la tubulure de sortie reste dis-5 ponible en cas de dépôt de flocons de fibres et de fibres complètes. En conséquence, il ne se produit pas d'obstruction de la tubulure de sortie, même dans le cas d'un passage permanent de flocons de fibres dans la gaine directrice. Au besoin, la gaine -directrice peut également être utilisée pour la décharge uniforme 10 d'air chargé de fibres par l'intermédiaire d'une tubulure, de' sortie étroite et très longue. Ceci est important pour le nettoyage pneumatique de machines textiles présentant de grandes surfaces à nettoyer, car on peut utiliser pour le soufflage non seulement" de l'air propre mais également de l'air chargé de fibres sans 15 bouchage des sections de sortie. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description ci-après de divers exemples non-limitatifs de réalisation de l'invention, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : 20 - figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier exemple d'utilisation de la gaine directrice selon l'invention, un séparateur cylindrique avec spirale d'entrée pour l'air chargé de fibres et de poussirres. ' - figure 2 est une vue en plan du séparateur de la figure 1. 25 - figure 3 est une vue eh coupe longitudinale d'une variante de séparateur, de forme conique et à entrée d'air axiale. figure ^ est une vue en plan du séparateur de figure 3. --figure 5 représ.erfce une section droite d'une gaine directrice à corps spiraléiforîùe" et à "tubulures de sortie d'air orien- 30 tées tangentiellement. « , ' , . - figure 6 représente une autre variante de gaine.directrice représentée en perspective et comportant un corps spiraléiforme ainsi qu'une entrée et une sortie d'air orientées tangentiellement l'air sortant de la fente étroite en étant réparti uniformément 35 sur toute sa largeur. - Figure 7 est une section droite de l'exemple représenté en fieure 6. Aux figures 1 et 2, on voit un séparateur 10 de fibres et de poussières qui comporte un carter 12 de forme sensiblement cylin-*10 drique. Le carter 12 comporte sur l'un de ses côtés "frontaux, une 69 04536 2002520 T J spirale 1*5 d'aûrriission associée à une tubulure 23 dans laquelle arrive l'air chargé de fibres et de poussières, et dansla partie enveloppe ou virole une tubulure 16 d'air épuré débouchant tangentiellement et sur son autre côte frontal une [raine directrice 24 5 avec une tubulure 26 débouchant tangentiellement pour la sortie des fibres séparées, Le-s tubulures 16 et 26 présentent la même orientation. Le sens d'écouleront de l'air est matérialisé, dans la spirale 14 d'entrée d'air par la flèche 29, dans la. tubulure 26 d'air 10 épuï-é par la flèche 27 et dans la tubulure 26 par la flèche 25. La tubulure de la spirale 14 d'admission d'air, de la tubulure 16 d'air épuré c-.t de la tubulure 26 sont chacune orientées perpendiculairement par rapport à l'axe du carter 12. La tubulure 26 de la gaine directrice 2*5 est disposée de manière à pouvoir 15 être amenée approximativement en coïncidence avec la tubulure 23 par une rotation théorique ou virtuelle autour de l'axe 2.4ce qui est particulièrement important. Par contre., la-tubulure 26 d'air épuré ne peut pas être amenée en coïncidence avec aucune des tubulures 23 ou 25 par rotation. 20 A l'intérieur du carter 12, un filtre 20 de forme cylindrique est placé a une certaine distance de la surface intérieure du carter. Le filtre cylindrique 20 est maintenu en position par des moyens non-représentes. Le filtre cylindrique 20 se prolonge à son extrémité adjacente à la gaine directrice 2k par un écran 17 orien-25 té radialement. Le diaphragme ou écran 17 délimite dans le sens axial le volume annulaire formé entre le filtre 20 èt le carter 12. ; Une chambre intérieure 22 entourée par le filtre 20, est reliée d'un côté à l'entrée ou à la spirale 14 d'admission d'air et de l'autre côté, par l'intermédiaire d'une chambre de sortie ou de la 30 gaine directrice 24, à la tubulure de sortie 26. L'axe 2k " du carter cylindrique 12 constitue approximativement l'axe de la gaine directrice 2k. L'axe de la spirale 14 d'admission d'air est orienté , au moins approximativement, parallèle-* ment à l'axe 2kv. On trouvera plus loin, eu sujet de la figure 5, 35 une description'détaillée de la spirale de la gaine directrice 2k. Les moyens produisant la turbulence d'air sont constitués par la spirale 14. On voit le ventilateur 19 d'entraîement d'air brut et d'air épuré et le ventilateur 21 d'entraînement dos fibre-s S*3pa.r6£o • 40 Le séparateur de fibres et de poussières représenté aux fipu™ r1 BAD ORIGINE 6v 04536 2002520 res 3 et 4 comporte un carter 12' de forme conique avec une tubulure 14" d'entrée d'air et une tubulure 16' d'air épuré. Les axes des tubulures 14' et 16' sont approximativement alignés avec l'axe du carter 12'. Un filtre 20' placé à l'intérieur du 5 carter 12a une forme conique. L'axe de la partie conique du filtre, coïncide avec l'axe du carter 12®. Le sommet du filtre 20! est formé par un capot 25' imperméable à l'air. A l'intérieur du carter 12' sont disposés des éléments déflecteurs 30' qui donnent à l'air chargé de poussières et de 10 fibres, un mouvement tourbillonnaire orienté dans le sens de marche des aiguilles d'une montre, en considérant la direction de déplacement de l'-air. La turbulence peut également être déjà produite dans la tubulure 14" d'entrée d'air. La tubulure 16' de sortie d'air épuré traverse la partie 15 centrale d'une gaine directrice spiraleiforme 24' et elle est reliée directement au côté-air épuré du filtre 20'. La gaine directrice 24' constitue un prolongement du carter 12' vers le bas. L'axe de la gaine directrice 24' est orienté approximativement parallèlement à l'axe du carter 12'. La gaine directrice 24' comporte une tubulure 26' débouchant tangentiellement par la-20 quelle les fibres séparées sortent du séparateur. La tubulure 26' débouche hors de la gaine directrice 24' dans le carter 12' dans une direction opposée au sens de turbulence de l'air. La direction d'écoulement dû l'air dans la tubulure 26' a été matérialisée par la flèche 25' et la direction de turbulence de l'air dans la 25 gaine directrice 24: par la flèche 27'. Pendant le fonctionnement du séparateur 10 des figures 1 et 2j le ventilateur 19 aspire de l'air, par exemple à partir d'une halle de filage par l'intermédiaire de la tubulure 23. Cet air est chargé de fibres et de poussières et la spirale 14 d'en-30 trée d'air lui'imprime un mouvement de turbulence orienté dans le sens contraire du sens de marche des aiguilles d'une montre en regardant la figure 2. Le mouvement de turbulence se superpose à un mouvement de translation dans le sens de l'axe 24" et en direction de la tubulure 26. Lës fibres peuvent arriver occasion-35 nellement en grandes quantités, par exemple lorsque des filtres sont nettoyés par des dispositifs pneumatiques defiettoyage installés sur des métiers ou machines de la filature.. La majeure partie de l'air pénétrant dans le séparateur traverse le filtre cylindrique 20 et arrive par la tubulure 16 par exemple, dans une instal-40 lation de climatisation non-représentée. Les fibres entraînées par 69 04536 2002520 5 l'air sont retenues par le filtre cylindrique- 20, elles continuent à suivre un parcours - en spirale en étant entraînées en rotation avec une quantité moindre d'air de transport et elles arrivent dans la gaine directrice 24. Du fait de- la rotation des 5 fibres et de l'?ir, le nettoyage du filtre cylindrique 20 s'effectue automatiquement. A la sortie de la gaine directrice 24, les fibres entraînées par l'air sont déviées brutalement en opposition aux mouvements turbulents régnant dans la gaine directrice 24. Il se produit 10 donc des tourbillons qui augmentent considérablement là résistance à l'écoulement dans la tubulure 26. Cette augmentation de résistance à l'écoulement agit à la façon d'un rétrécissement physique de section et elle a une influence sur le débit d'air passant dans la gaine directrice 24. Gomme ce rétrécissement de section 15 n'existe cependant pas matériellement, on l'a désigné ici par l'expression " rétrécissement aérodynamique de section". Lorsque des'fibres arrivent par bouffées ou sous forme de flocons, toute la section de passage de la tubulure 16 reste malgré tout disponible pour leur transport et il ne peut pas se produire d'obstruction 20 de la tubulure. Dans la tubulure 26 l'air et les fibres sont entraînés par le ventilateur 21 jusque dans un dispositif qui assure la séparation finale des fibres par rapport à l'air. On a constaté le fait surprenant que, lors du passage d'air 25 et dé fibres dans une gaine directrice 24 selon l'invention, il ne se produisait aucun_dépôt de fibres dans la zone de déviation i "nez" brusque, appelée "nez'C/est* maintenu en permanence à l'état propre par la turbulence du courant d'air. Dans le cas d'un courant d'air qui sortirait dans le sens de turbulence, la tubulure 26'serait 30 obstruée dans la zone du nez par des dépôts de fibres après un temps assez court. Le mode de fonctionnement -du séparateur 10' des figures 3 et 4 est sensiblement identique à ce qui a été décrit précédemment. La différence entre les séparateurs réside- essentiellement dans la 35 mode de génération de la turbulence qui dans le second exemple est produite par les éléments 30. . ' Quant au mode de fonctionnement des séparateurs 10 ou 10' ou des gaines directrices 24, 24', il est sans importance quo l'air soit aspiré ou refoulé par ces séparateurs. 40 En figure 5, on a représenté une vue en coupe perpendiculaire b') 04536 2002520 6 à l'axe 24" de la gaine directrice 2b ou 2^' en forme de spirale. On y voit le corps de gaine 315 la virole extérieure 33> la virole intérieure 355 la languette ou nez 37 et la tubulure 38: on y trouve aussi le centre 79 de 1s. spirale ou le point d'intersection 5 de l'axe 24" du corps rie gaine 31 avec le plan de coupe. Dans le cas de spirales non définies mathématiquement, le point 39 doit coïncider avec le centre de gravité de la spirale. La paroi 40 de la tubulure 38 qui est la plus rapprochée du centre 39 de la. spirale et la virole intérieure 35 forment le nez 37 en se rejoi-10 gnant nar une partie pointue. Le nez 37 peut cependant également présenter un rayon de valeur élevée et fini. La zone de séparation entre la virole intérieure 34 et la virole extérieure 35 doit être définie par le point 36 diamétralement oppose au nez 37. La virole intérieure 34 et la "virole exté-15 rieure 35 de la spirale peuvent former des parties d'une spirale logarithmique ou d'Archimède. Dans ce cas 3 le ceiitre 39 coïncide avec le centre géométrique ou pôle de la spirale. Les viroles extérieure 35 et intérieure 34 peuvent cependant être formées par des arcs de cercle de différents rayons ou bien par un seul arc 20 de cercle, elles peuvent aussi avoir une forme polygonale. D'une manière usuelle, l'air qui doit sortir d'une spirale par une tubulure tourne dans le sens contraire de la marche des aiguilles d'une montre (vue en figure 5), § l'intérieur de la spirale. L'air s'écoule alors au moins le long de la virole exté-25 rieure 33 et pénètre finalement en suivant un parcours non perturbé dans la tubulure 38: Avec ce sens de rotation, on obtient une arrivée frontale de l'écoulement d'air sur le nez 37 qui détermine donc la fraction de l'air dérivé dans la tubulure 38. Selon l'invention, l'air s'écoule cependant dans le sens de 30 marche des aiguilles d'une montre dans la spirale de figure 5. L'air s'écoule* donc au moins le long de la virole intérieure 35, puis il arrive finalement sur le nez 37 et il se- produit ensuite-autour du nez 37 une déviation brusque, dans une direction opposée ?u sens de turbulence établi dans la spirale. 35 Sn-figure 6, on a représenté une autre possibilité de géné ration de turbulence dans une spirale et une autre.possibilité d'utilisation de la gaine directrice selon l'invention. Une gaine directrice spirale iforme 50 est délimitée latéralement par des tôles frontales 52'. L'axe 56 s'étend dans le sens longitudinal 40 de la gaine directrice 50, de manière à passer par le centre de la 69 01536 2002520 7 spirale. La gaine directrice 50 comporte une tubulure de soufflage 55 débouchant tangentiellement et à l'extrémité de laquelle est située une fente de sortie 54 relativement longue et étroite. Une tubulure étroite 58 débouche} au moins approximativement dans la 5 direction tangentielle et de préférence perpendiculairement à l!axe 56,. dans la gaine directrice 50. Cependant , la tubulure 5S peut aussi déboucher dans la gaine- conductrice, obliquement par rapport à l'axe 56. Ccmm,;. on le voit en figure 7, la tubulure 5c est placée dans une position symétrique à la tubulure 55 par rap-10 port à l'axe 56. Il est important que la tublure 58, vue dans une section droite de la spirale puisse être amenée approximativement en coïncidence avec la tubulure de sortie 55, par une rotation virtuelle ou théorique autour de l'axe 56. 15 Lors du passage de l'air dans la gaine directrice 50, il se produit , comme l'air pénètre tangentiellement par la tubulure 58 dans la gaine directrice, un écoulement turbulent à l'intérieur de celle-ci. Lors de sa pénétration dans la tubulure 55 , l'air est dévié dans une direction opposée à la turbulence régnant dans la 20 gaine directrice 50. Il se produit donc un rétrécissement aérodynamique de section, comme on l'a déjà décrit au sujet des exemples des figures 1 à 4. On a constaté le fait surprenant que l'air sortant de la gaine directrice 50 était ï>éparti uniformément sur toute la longueur de la fente 54. Au cours d'essais, on a ob-25 tenu une décharge uniforme d'air pour des fentes ayant des longueurs' atteignant jusau'i'. deux mètres et ce, aussi bien pour de petits que pour de gros débits d'air. Four de l'air chargé de fibres,' il ne s'est produit aucune obstruction de la fente 54. Il est essentiel que la déviation de l'air S l'intérieur de la 30 -Spirale soit au moins égale à 70°. • Il n'est pas strictement obligatoire de prévoir des tubulures -- 26, 38 et 55 pour faire sortir l'air des gaines directrices 24, 24' et 50. L'ouverture de soufflage en forme de fente peut aussi être prévue "directement dans la virole d'un tube cylindrique. Il est iia-35 portant que l'air se trouvant dans la gaine directrice soit mis en turbulence soit à l'aide d'une spirale d'entrée (figure 1), soit à-l'aide d'un générateur de turbulence particulier (figure 3)> -^oit ' "par introduction tangentielle de l;air (figure 6). BAD ORIGINAL b-1 01536 .2002520 • ' 8 REVENDICATIONS 1 - Gaine directrice d'air pollué ou chargé de fibres ou de poussièress dont le carter ou corps a une section droite appro- 5 ximativement cylindrique ou spiraleiforme et comporte une ouverture d'entrée,'une ouverture de sortie reliée à une tubulure de sortie orientée tangentiellement au corps de gaine ainsi que des moysns pour produire un écoulement.turbulent à l'intérieur du corps de gaine, ladite gaine étant caractérisée en ce que la tu- 10 bulure de sortie est,orientée dans une direction opposée au sens de déviation des moyens de turbulence de manière à produire un rétrécissement aérodynamique de "section. 2 - Gaine directrice selon la revendication* !;■ caractérisée en ce que les parois de la tubulure et du: corps -de gaine sont 15 imperméables à l'air. - ' ■ ' 3 - Gaine directrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps comporte une seule ouverture de sortie. 4 - Gaine .directrice selon là revendication 1» caractérisée en ce que la tubulure de sortie s'étend approximativement sur toute 20 la longueur du corps de gaine, la largeur de,.la tubulure étant égale a une fraction de cette longueur. 5 - Gaine directrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de génération de turbulence sont constitués par une tubulure d'entrée orientée tangentiellement au corps de 25 gaine. 6 - Gaine directrice-selon la.revendication 1, caractérisée en ce que le corps de gaine comporte une chambre intérieure relice directement à l'entrée, une chambre extérieure reliée à la chambre intérieure par l'intermédiaire d'un filtre cylindrique ainsi 30 qu'une chambre de sortie reliée directement à la première chambre, la chambre extérieure étant munie d'une tubulure de sortie tangen-tielle orientée dans le sens de turbulence tandis que la chambre de sortie est munie d'une tubulure de sortie orientée dans une direction opposée au sens de turbulence. 35 7 - Gaine directrice selon les revendications 3 et 5, carac térisée en ce que leo moyens de génération de turbulence sont constitués par une chambre, d'entrée en forme de spirale qui ost relire du côté frontal au corps de gaine.