Brevet FR2142568A1 — publié le 19730202

La présente invention concerne un séparateur aéraulique pour fluide gazeux du type cyclone, comportant un corps formant un conduit généralement cylindrique, avec un orifice d'admission et un corps d'aubages à moyeu en ogive à une extrémité, une tuyère divergente vers l'aval pour ltévacuation du fluide épuré et des ouvertures d'évacuation latérale des poussières. Dans ce genre de séparateur aéraulique, la rotation qui est imprimée au fluide gazeux lors de son passage dans le corps d'aubage, déplace, sous lteffet de la force centrifuge, les poussières vers l'extérieur de la veine du flux ga- zeux et ces poussières sont évacuées latéralement vers les ouvertures latérales, tandis que le flux gazeux épuré est prélevé centralement au moyen de la tuyère. Les éléments épurateurs connus de ce type, s'ils donnent généralement des résultats convenables, présentent quelques inconvénients, notamment des pertes de charge qui sont assez importantes. La présente invention vise un séparateur aéraulique pour fluide gazeux qui présente un très bon rendement au point de vue épuration tout en subis- sant une perte de charge tout à fait admissible. Un autre objet de l'invention vise un séparateur aéraulique de construction simple, de montage facile. Selon une caractéristique de l'invention, la tuyère convergente, ayant une conicité de l'ordre de 60 à 100, présente une longueur telle que son plus faible diamètre soit sensiblement de l'ordre du diamètre de l'ogive du corps d'aubage, tandis que son plus grand diamètre est sensiblement de l'ordre de celui du corps cylindrique. Cette disposition assure I'efficacité optimale, puisque d'une part, il n'y a aucun risque de prélever des poussières, étant donnée l'étroitesse relative de l'ouverture de la tuyère, d'autre part, le soutirage du gaz épuré s'effectue dans les meilleures conditions, grace à une extension longitudinale importante de la tuyère divergente ; en limitant toutefois le diamètre de la tuyère divergente à celui du corps cylindrique, on assure cette efficacité avec un encombrement minimal.Selon une autre particularité, le corps de séparation présente, au niveau d'une partie amont de la tuyère, une partie de paroi intérieure coniquement convergente aéfi- nissant avec ladite tuyère un passage annulaire doublement convergent. Cette convergence accentuée améliore la séparation des poussières hors de la partie du flux gazeux qui s'engage dans ce passage annulaire avant de remonter au niveau de l'orifice d'admission de la tuyère de soutirage.Selon encore une autre caractéristique, le dispositif est constitué de trois parties emboPtées l'une dans I'autre, à savoir un corps de séparation de forme substantiellement cylindrique présentant du côté dtune extrémité de larges ouvertures latérales et immédiatement en amont des dites ouvertures une partie de paroi interne coniquement convergente vers ladite extrémité, un corps d'aubage moulé d'une pièce avec l'ogive centrale, et un corps de tuyère présentant une portée extérieure suivi d'un épaulement pour venir en butée contre l'ex- trémité du corps cylindrique. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple en rérerence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un séparateur aéraulique selon l'invention, avec l'un des aubages en coupe longitudinale ; la figure 2 représente une vue en élévation d'un mode de réalisation d'un dispositif de séparation mettant en oeuvre ltélément de la figure 1 ; la figure 3 représente un diagramme de fonctionnement du séparateur aéraulique de l'invention. En se référant à la figure 1, on voit qu'un séparateur aéraulique selon l'invention comporte un corps 1, de forme générale cylindrique, se terminant à une extrémité amont par une collerette 2. Ce corps comporte, en son inté- rieur et de l'amont vers l'aval, une portée cylindrique 3 séparée d'une partie de paroi cylindrique 4 par un épaulement 5 pour recevoir un corps d'aubages 16.A la partie de paroi h fait suite une partie de paroi coniquement convergente 6 se terminant par un front annulaire radial 7, suivi d'une portée cylindrique 8, dont l'extrémité 9 vient en butée contre un épaulement 10 ménagé sur la partie externe d'un corps de tuyère 1 1 dont ltextrémité aval 11b a le même diamètre extérieur que le corps cylindrique 1, et dont ltépais- seur de paroi est progressivement décroissante depuis une zone de fort diamètre 11b jusqu'à l'extremite de faible diamètre 11a. Ainsi qu'on le voit au dessin, le corps d'aubagel6 est constitué d'une paroi cylindrique 14 avec une collerette 15 venant en appui sur la collerette 2 du corps de séparation 1. Ce corps d'aubages présente une ogive axiale 17, et entre l'ogive 17 et la paroi cylindrique externe 14 sont disposées quatre aubes 18, de forme plane et bien entendu inclinées pour donner un mouvement tourbillonnaire au fluide gazeux. Ces ailettes se terminent par un léger replat axial 19. Le corps de tuyère 11 présente un angle d'ouverture compris entre 6 et 10 degrés et de préférence de l'ordre de 80 ; il se prolonge jusqu'à la naissance de la partie coniquement convergente 6 du corps de séparation 1. L'extrémité amont 11a du corps de tuyère 11 présente une ouverture qui est sensiblement égale au diamètre de l'ogive 17. La conicité de la partie convergente 6 est telle qu'un passage annulaire 21 soit formé entre ladite portée 6 et la partie amont de la tuyère 11, dont la longueur axiale est substantiellement égale au petit diamètre de la tuyère 1 1 et qui se termine à l'aval par un débouché annulaire 22 d'ouverture radiale de quelques millimètres. De larges ouies latérales 23 sont ménagées dans la partie de paroi 8. Le sSparateur aéraulique décrit est place dans une bolte à poussières 23 qui est éventuellement équipée d'un conduit de ponction 26, bien que cela ne soit pas absolument nécessaire. Le séparateur aéraulique est placé de façon étanche dans la boite à poussières 26 par des Joints annulaires d'étan chéité 27 et 28. Le fluide gazeux est introduit axialement selon la flèche F à travers le corps d'aubages16 qui lui donne un mouvement de rotation axiale séparant ainsi les poussières, selon les flèches F1 et F2, du fluide gazeux épuré, s'échappant axialement selon la flèche F3 au travers de la tuyère 11. Les caractéristiques constructives du séparateur aéraulique, notamment la forme et la disposition de la tuyère dans le corps cylindrique, la forme du canal convergent par où s'échappent les poussières, la forme des aubages sont telles qu'un effet de rotation particulièrement efficace est imprimé au fluide gazeux, sans qu'il en résulte une perte de charge du fluide gazeux, en meme temps qu'est opérée de façon optimale une séparation du flux de poussière du flux de gaz épuré. On remarque, à la figure 3, qui représente un diagramme de la perte de charge mesurée en mm de colonne d'eau, pour un séparateur de 63 mm de diamètre et 3 193 mm de longueur, en fonction du débit mesuré en m3/heure, que cette perte de charge est relativement faible ; pour un débit de 50 m3/heure par exemple, la perte de charge est égale à 50 mm de colonne d'eau, ce qui, par rapport au matériel connu, présente une amélioration notable. L'efficacité de ce filtre pour de l'air chargé de silice d'une granuLométrie moyenne au nombre de 6 microns est de 80% sans opérer de ponction, et de 90% en opérant une ponction de 10% du débit de sortie. De tels séparateurs aérauliques sont utilisés dans toutes les applications où l'on assure une épuration d'un flux gazeux fortement chargé de poussières. Ils sont utilisés en batterie, soit seuls, soit en coopération avec d'autres moyens de séparation. REVENDICATIONS 1.- Séparateur aéraulique pour fluide gazeux du type cyclone, comportant un corps formant un conduit généralement cylindrique, avec un orifice d'admission et un corps d'aubages à moyeu en ogive à une extrémité, une tuyère divergente de soutirage du fluide épuré, et des ouvertures d'évaeua- tion latérale des poussières, caractérisé en ce que la tuyère convergente, ayant une conicité de l'ordre de 60 à 100, présente une longueur telle que son plus faible diamètre soit sensiblement de l'ordre du diamètre de l'ogive du corps d'aubages, tandis que son plus grand diamètre est sensiblement de l'ordre de celui dudit corps cylindrique. 2.- Séparateur aéraulique selon la revendication 1, earactérisé en ce que le corps de séparation présente, au niveau d'une partie amont de la tuyère, une partie de paroi intérieure coniquement convergente définissant avec ladite tuyère un passage annulaire doublement convergent, tandis que des ouvertures latérales d'évacuation de poussière sont pratiquées dans le corps cylindrique. 3.- Séparateur aéraulique selon la revendication 1 ou 2, earactérisé en ce que la longueur axiale du passage doublement convergent d'évacuation des poussières est substantiellement égale au petit diamètre de la tuyère. 4.- Séparateur aéraulique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la tuyère présente une paroi d'épaisseur-progressivement déerois- sante depuis une zone de fort diamètre vers ltextrémité de diamètre plus petit. 5.- Séparateur aéraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aubes de corps d'aubages sont substantiellement planes et se terminent à leur extrémité aval par un replat radial. 6.- Séparateur aéraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif est constitue de trois parties emboltées l'une dans l'autre, à savoir un corps de séparation de forme substantiellement cylindrique présentant du côté d'une extrémité de larges ouvertures latérales et immédiatement en amont des dites ouvertures une partie de paroi interne coniquement convergente vers ladite extrémité, un corps d'aubages moulé d'une pièce avee ltogive centrale, et un corps de tuyère présentant une portée extérieure suivi d'un épaulement pour venir en butée contre l'extremite du corps cylindrique.