Brevet FR2046878A1 — publié le 19710312

-1 2046878 La présente invention concerne un séparateur centrifuge utilisé principalement pour séparer un liquide en circulation d'une masse de gaz. Dans la technique delà séparation, on sait introduire un gaz 5 en mouvement dans une chambre en lui imprimant un mouvement circulaire, de manière à projeter les particules lourdes entraînées dans le gaz vers l'extérieur dé la chambre où elles sont destinées à être collectées et à descendre vers un orifice de sortie. On sait également utiliser un type quelconque de barrière/formée 10 de parois telle que celles qui sont décrites par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N° 1 505 743» N° 1 818 742 et N° 2 961 964. la présente inventionconcerne un séparateur perfectionné dans lequel le courant de gaz peut être traité de manière à é-limi-15 ner le liquide et l'empêcher d'être entraîné à nouveau par emprisonnement, alors qu'il est séparé,dans un compartiment de la paroi, afin de réduire le contact entre le gaz purifié et le liquide séparé et d'agir sur ce dernier pour llenvoyer à un orifice, de sortie . 20 En conséquence, la présente invention concerne un tel sépara- . teur perfectionné d'une construction raisonnablement économique du point de vue des frais de fabrication et d'une grande efficacité du point de vue installation, entretien et remplacement. Elle concerne également un séparateur fonctionnant d'une manière-efficace, 25 quelle que soit l'orientation de l'axe d'écoulement principal (vertical ou horizontal). Dans le séparateur selon l'invention,on utilise une combinaison d'une barrière perforée et d'ensembles verticaux de réglage de l'écoulement qui agissent sur le mouvement du liquide séparé en 30 lui faisant parcourir un trajet en spiral ^Lorsqu'il sort de la zone du gaz, de manière à réduire tout contact possible avec le gaz en mouvement. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va sui-35 vre, faite en regard du dessin annexé qui donne à titre explicatif, mais nullement limitatif,deux formes de réalisation conformes à l'invention. 70 22577 -2- 2046878 Sur ee dessin : la figure 1 est une coupe longitudinale d'un ensemble complet selon l'invention ; la figure 2 est une..coupe transversale suivant la ligne 2-2 5 de la figure 1 ? . la figure 3 est une vue en perspective d'un élément rapporté de l'ensemble j la figure 4 est une coupe verticale à travers un ensemble modifié comportant un orifice d'entrée et un orifice de sortie dis-10 posés à sa partie supérieure. On se rend compte que le principe de base du séparateur de liquide qui est destiné" à séparer des matières en suspension des gaz consiste à utiliser la force centrifuge ou la force d'inertie obtenue en dirigeant le courant de gaz et les matières en suspen-15 sion suivant un trajet circulaire ou hélicoïdal. Dans de tels dispositifs, le champ de la force centrifuge applique des forces plus intenses sur les matières en suspension qui sont plus denses et les contraint à se déplacer vers la surface extérieure enveloppant le trajet courbe. Une telle concentration des matières 20 denses en suspension sur la paroi extérieure du dispositif facili- . te normalement leur enlèvement par le fait qu'elle^é®écoulent vers le bas et sortent par un orifice,de sortie ou de purge séparé . l'une des autres difficultés qu'on .éprouve dans un séparateur de ce type est le fait qu'après la séparation.il subsiste encore un 25 contact suffisant-à la surface de séparation entre le gaz qui se déplace rapidement et la matière séparée qui se déplace lentement pour qu'une "partie de celle-ci soit entraînée à nouveau. Oet en-traînemént réduit bien entendu considérablement le rendement de 1'ensemble,car le gaz effluent contient une trop grande quantité 30 des impuretés qui devaient être éliminées dans le séparateur. Un dispositif, prévu.dans la présente invention empêche la matière séparée d'être à nouveau entraînée par le gaz. la figure 1 représente un mode de-réalisation de l'invention dans lequel une ' gorgé d'entrée 10 comporte une ouverture d'entrée 12 entourée par 35 une bride de support 14 munie d'ouvertures appropriées permettant d'utiliser des boulons pour maintenir l'ensemble contre un tuyau d'entrée, le canal 12- dé la gorge se termine par des ailettes 70 22577 -3- 2046878 axiales 16 courbées de manière à imprimer un mouvement circulaire au gaz entrant et l'envoyer vers l'extérieur contre les parois d'une chambre sensiblement cylindrique 18. La partie supérieure arrondie 20 du récipient 18 . entoure la gorge 10 et est soudée en 22 5 sur sa paroi extérieure. La partie cylindrique principale 24 du récipient 18 est soudée ou fixée autrement d'une manière étanche au gaz en 26 à la partie supérieure 20,au cours de l'assemblage. Il convient de noter que les ailettes 16 se terminent par une enveloppe conique 28 qui tend également à dévier les gaz vers 10 l'extérieur et dont le côté aval sert de chicane dirigeant les gaz sortant par un tube de sortie 30. Ce tube de sortie est fixé au centre de la partie inférieure courbe 32 de l'enveloppe 18. Avant l'assemblage, complet de l'ensemble représenté sur la figure 1, on y introduit un élément en toile métallique sensible-15 ment cylindrique 34 dont le diamètre est plus faible que le diamètre intérieur de l'enveloppe 18, la différence entre les diamètres étant de 12,7 mm environ, de manière à assurer un espacement d'environ 6,35 mm entre les parois intérieures de l'enveloppe 18 et les parois extérieures de la toile métallique cylindrique 34. La 20 toile métallique comporte de préférence des plis 36 dirigés vers l'extérieur qui font partie intégrante de la toile et sont réalisés pendant que celle -ci est mise en forme, les plis étant de préférence ouverts, leur section droite étant sensiblement triangulaire et leurs sommets droits portant contre les parois intérieures 25 de l'enveloppe 18 de manière à espacer circonférentiellement la toile métallique, comme on le voit en particulier sur la figure 2. De préférence, l'ajustage de la toile métallique à l'intérieur des parois est raisonnablement serré pour qu'elle s'y loge étroitement et on voit que les ailettes 16 impriment au gaz qui 30 pénètre par l'ouverture 12 de la gorge un mouvement en spirale=qui, avec l'aide de l'enveloppe conique, 28,envoie le gaz vers l'extérieur contre les parois de l'enveloppe. La longueur de la toile métallique est un peu inférieure à la moitié de la distance de l'extrémité de sortie de l'enveloppe 28 et lorsque le gaz se dé-35 place axialement du fait de sa force vive, des particules de liquide ou les autres impuretés que contient le gaz sont projetées vers l'extérieur, sur la paroi,au-delà de la toile métallique 34. De 70 22577 -4- 2046878 cette manière, une grande part de la séparation s'effectue en avant de la toile métallique et la matière séparée s'écoule le long des parois de l'enveloppe 18 entre la toile métallique et celle-ci, de manière à l'isoler du tourbillon de gaz qui se déplace axialement 5 jusqu'à l'extrémité de sortie de l'enveloppe où le sens de l'écoulement s'inverse et^le gaz va vers l'extrémité ouverte du canal de sortie 30. Il est préférable que la toilê métallique 34 se termine à peu près à l'extrémité du tuyau de sortie 30 pour que la dimension 10 axiale A à l'entrée, comme on le voit sur la figure 1, soit approximativement la même que la dimension B entre l'enveloppe 28 et l'ouverture du tuyau de sortie 30. Cette disposition permet d'égaliser les surfaces d'entrée et de sortie et donne aux impuretés liquides séparées un rapport du temps à la distance leur permettant 15 d'atteindre la paroi extérieure et de s'écouler derrière la chicane perforée, de manière à réduire tout risque d'entraînement à nouveau. Comme indiqué plus haut, il est préférable que les nervures qui sont perforées de la même manière que la toile métallique 34 n'em-20 pèchent pas complètement le liquide de s'écouler dans l'espace annulaire entre la toile métallique et le corps du séparateur et qu'elles soient suffisamment ouvertes pour permettre à la matière séparée de se déplacer d'un mouvement lent en spirale autour de la paroi pour pouvoir atteindre un orifice de sortie 40. Le mode de 25 réalisation préféré de la toile métallique est tel qu'environ 50 io de sa surface totale est constitué par ses ouvertures. Il est possible d'utiliser une toile métallique tissée ou un métal perforé ou comportant des mailles pour obtenir ce résultat et il est préférable que les ouvertures soient réparties uniformément sui-30 vant une fréquence de 1,2 à 8 ouvertures par cm linéaire le long de la matière de la toile métallique. Il est préférable que l'espacement circonférentiel entre les nervures 36 soit de 89 à 102 mm en- i "... viron le long de la paroi. On voit ainsi que plus le diamètre de l'ensemble est grand 35 plus la force vive du gaz et de la matière séparée est importante et plus le nombre de plis est grand. Bien entendu, il est préférable que tous les éléments de 1.'ensemble, et en particulier la toile 70 22577 -5- 2046878 métallique soient réalisés en des matières non corrosives telles que de l'acier inoxydable. Il convient de noter que sur la figure 1 l'axe de l'enveloppe du séparateur est horizontal, l-'orifice de sortie 40 se trouvant 5 à la partie inférieure, mais le dispositif fonctionne aussi bien en position verticale. L'une des caractéristiques de l'invention est le fait que le dispositif peut être installé dans'ces différentes positions et fonctionneî^ependant avec succès pour séparer et éliminer lreau d'un gaz en mouvement. 10 La figure 4 représente un ensemble, modifié qui est appelé un séparateur de type T pour le distinguer du séparateur aligné représenté sur la figure 1'. Dans-le séparateur du type T qu'on voit sur la' figure 4» une bride de montage 50 est utilisée pour l'entrée et une bride de montage 52 pour la sortie. Le-canal- dfen-15 trée débouche dans une enveloppe en deux pièces sensiblement- cy- -lindrique* comportant une partie supérieure 54 et une partie inférieure 56 réunies d'une manière étanche par des brides alignées 58. Le canal 60 de la bride d'entrée se termine en 62 où le gaz entrant est refoulé d'un mouvement centrifuge contre la paroi de 20 l'ensemble où il descend d'un mouvement de rotation rapide, de manière que les particules de saleté et de liquide entraîné soient projetées contre les parois intérieures de l'enveloppe composite. Une toile métallique "64 pourvue de plis 66 du même type que ceux représentés sur les figures 1 et 3 est disposée à la partie infé-25 rieure du volume intérieur de l'enveloppe composite. Le liquide s'échappe par un orifice 68 disposé à la partie inférieure de l'enveloppe, tandis que le gaz est aspiré vers l'extérieur par l'orifice de sortie- en forme de cloche 70 qui va à un canal de sortie 72 de la bride 52. 30 Lé principe de la séparation et de l'isolement des matières séparées du tourbillon de gaz est le même sur la figure 4 que sur la figure 1. Ce dispositif.est particulièrement avantageux par le fait ■ que les gaz qui tourbillonnent sont séparés par la toile métalli-35 que dans la zone aval du séparateur où les plis perforés .remplissent deux fonctions. 'Ils ralentissent le liquide séparé sans l'empêcher de tourbillonner de manière à produire une grande différence 70 22577 -6- 2046878 de vitesse de surface entre le gaz et le liquide séparé pour exercer .une action de cisaillement positive à la surface de séparation entre le.liquide et la vapeur. De plus, ils reçoivent et laissent passer le liquide résiduel qui peut se séparer en dessous de l'ex-5 trémité d'entrée de la toile métallique et qui, de ce fait,se loge sur la toile métallique du séparateur. Le liquide qui se déplace sur la face intérieure de la toile métallique du fait de cette séparation retardée par rapport au tourbillon de gaz pénétre dans les plis., traverse les perforations et va dans la zone protégée qui se 10 trouve derrière la toile métallique. la réduction des pertes de pression dans le séparateur pendant le passage du gaz à travers le dispositif constitue un autre avantage de l'invention. En assurant une séparation positive entre le liquide et le courant de gaz, il faut moins d'énergie pour faire 15 passer le gaz à travers le séparateur. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son ..cadre. 70 22577 -7- 2046878 HEVEUDICATIONS 1. Séparateur du type centrifuge, dans lequel un gaz en mouvement est introduit dans une chambre fermée avec un mouvement de tourbillonnement et en est évacué par un orifice de sortie, le li- 5 quide. entraîné étant destiné à être séparé par projection contre les parois de la chambre, caractérisé en ce que la forme cylindri- " que d'une chicane constituée d'une feuille perforée disposée au voisinage des parois du séparateur correspond à la forme de ce dernier et porte des plia extérieurs faisant partie intégrante de la 10 chicane pour servir à la mettre en position contre les parois de la chambre, et qui sont espacés circonférentiellement autour de la périphérie de la feuille, la chicane et les plis servant à isoler la matière séparée du gaz qui se déplace vers l'orifice de sortie de la chambre.et également à réduire la vitesse du mouvement cen-15 trifuge du liquide séparé pendant qu'il se rapproche de l'orifice de sortie du liquide. 2. Séparateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les plis ont en section droite une forme triangulaire, qu'ils sont espacés circonférentiellement autour de la périphérie du sé- 20 parateur et que leur^èommets sont en contact avec les parois de ce dernier. 3. Séparateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les bases ouvertes des plis de forme triangulaire débouchent à l'intérieur de la chambre, à l'intérieur de la chicane en feuil-25 le. 4. Séparateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace séparant la chicane "perforée et les parois du séparateur est libre de tout obstacle^à l'exception des plis. 5. Séparateur.de type centrifuge dans lequel un gaz en mouve-30 ment est introduit dans une chambre fermée avec un mouvement de tourbillonnement et en est évacué par un orifice de sortie, le liquide entraîné étant destiné à être séparé par projection contre les parois de la chambre, caractérisé en ce que la forme cylindrique d'une chicane en feuille perforée,disposée au voisinage des 35 parois du séparateur correspond à la forme de ce dernier, des dispositifs espacés circonférentiellement autour de la chicane,entre elle et les parois de la chambre, la mettant en position en l'espa- 70 22577 -8- 2046878 . çant desdites parois et étant disposés de manière à permettre l'écoulement du liquide séparé mais exerçant un effet retardateur sur ce dernier pendant qu'il se déplace autour et le long desdites parois. 5 6. Séparateur de type centrifuge dans lequel un gaz en mou vement est introduit dans une chambre fermée avec un mouvement de tourbillonnement et en est évacué par un orifice de sortie, le liquide entraîné étant destiné à être séparé par projection contre les parois de la chambre, caractérisé en ce qu'il comprend un pre--10 mier dispositif constituant une chambre cylindrique allongée comportant un orifice d'entrée du gaz à une première extrémité et un orifice de sortie du gaz à ladite première extrémité, un second dispositif disposé au voisinage de l'entrée du gaz,lui imprimant un mouvement de tourbillonnement autour de l'axe de la chambre cy-15 lindrique et un dispositif espacé axialement du second dispositif, comprenant une chicane en feuille perforée disposée circonférentiellement autour et radialement à l'intérieur des parois intérieures de la chambre,recevant et isolant le liquide séparé du gaz tourbillonnant à l'intérieur de la chambre pendant que ce dernier 20 se déplace axialement de l'orifice d'entrée vers l'orifice de sortie du gaz, le liquide séparé se trouvant sur les parois de la chambre et se déplaçant axialement derrière la chicane à mesure qu'il progresse vers un orifice de sortie du liquide disposé à ladite première extrémité de la chambre. 25 7. Séparateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce , que des dispositifs d'espacement de la chicane en feuille perforée comprennent des plis de forme triangulaire,espacés circonférentiellement, disposés axialement dans ladite chambre,et dont les som-' mets sont en contact avec les parois intérieures de celles-ci et 30 dont les bases débouchent à l'intérieur de la chambre. 8. Séparateur du type centrifuge dans lequel un gaz en mouvement est introduit dans une chambre fejrmée avec un mouvement de tourbillonnement et en est évacué par un orifice de sortie, le liquide entraîné étant destiné à être séparé par projection contre 35 les parois de la chambre, caractérisé en ce qu'il comprend un premier dispositif constituant une chambre cylindrique allongée comportant un tube d'entrée central du gaz à une première extrémité et 70 22577 -9- 2046878 un orifice de sortie du gaz à son autre extrémité, un second dispositif disposé à. l'intérieur de la chambre,au voisinage de l'orifice d1 entrée,imprimant un mouvement de tourbillonnement au gaz pénétrant dans la chambre, ce second dispositif comprenant des ai-5 lettes radiales espacées circonférentiellement à l'intérieur de la chambre, dirigées vers l'extérieur, c'est-à-dire vers la paroi intérieure de la chambre et se terminant axialement par une chicane conique dont le sommet est dirigé vers l'orifice d'entrée, un dispositif constituant un orifice de sortie comprenant un tuyau péné-10 trant dans la chambre par l'orifice de sortie et se terminant en un point espacé axialement de ladite chicane, la distance axiale entre le tube d'entrée et la chicane conique étant approximativement égale à la distance entre le tuyau de sortie et la chicane, et une feuille perforée constituant une chicane cylindrique étant dis-15 posée à l'intérieur de 1 'enveloppe,étant espacée de la paroi intérieure de celle-ci et ayant une dimension axiale se rapproche de celle du tuyau de sortie à l'intérieur de la chambre, la chicane se terminant à l'écart de l'extrémité de sortie de la chambre, à peu près à l'embouchure du tube de sortie. 20 9. Séparateur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'espace se trouvant entre les plis et les parois intérieures de l'enveloppe ne comporte aucun obstacle axial et que sa dimension radiale est d'environ 6,35 mm.