Brevet FR2175528A1 — publié le 19731026

La présente invention se rapporte au traitement de fluides gazeux : air, gaz ou vapeurs contenant des particules solides ou liquides en suspension} dans l'intention soit d'épurer le fluide, soit de récupérer les particules qu'il porte. On a déjà proposé de faire tourner sur elle-même en permanence une surface filtrante afin d'assurer son décolmatage par la force centrifuge ainsi créée. Il est en outre connu de séparer des poussières de masses différentes par l'action de la force centrifuge en opposition avec une force centripète, l'air porteur de ces poussières traversant de l'extérieur vers l'intérieur les intervalles compris entre les ailettes d'un rotor. Ces ailettes sont disposées radialement ou presque. Dans ces appareils, appelés sélecteurs, la force centrifuge, bien que réglable par la vitesse du rotor, est touJours insuffisante pour éliminer les particules les plus fines qui sont entraînées par le flux d'air à travers le rotor. Ces appareils sont essentiellement utilisés à la classification des produits sortant d'un broyeur. Pour obtenir la force centrifuge maximale, on fait entrer l'air chargé des poussières à trier dans une chambre cyclonique où il tourne dans le mtme sens que le rotor, guidé au besoin dans ce mouvement par des ailettes convenablement disposées. I1 est connu de séparer des particules solides ou liquides en suspension dans un fluide gazeux par effet d'inertie dans des chicanes fixes. L'emploi de ce procédé est limité par la faible vitesse relative du gaz et des chicanes fixes, et aussi par la difficulté d'éviter le réentratnement des particules par le courant gazeux. La présente invention a pour but de créer un appareil qui ne présente pas les inconvénients des appareils précités, tout en en possédant les avantages. Cet appareil, qui constitue un séparateur dynamique, comprend essentiellement un rotor creux dans lequel le fluide pénètre de l'extérieur par des ouvertures dirigées en sens opposé du sens de rotation du rotor l'intérieur de celui-ci communiquant avec une voie de sortie pour le fluide épuré. Avantageusement, le rotor est monté dans l'axe d'un cyclone dans lequel le fluide chargé de particules est introduit tangentiellement, le rotor étant entraîné de façon à tourner en sens inverse du sens de giration du fluide dans le cyclone de façon à augmenter la vitesse relative du fluide par rapport au rotor. Le fluide peut être aspiré par un ventilateur, monté le cas échéant dans le cyclone ou encore, il peut être refoulé dans le cyclone, ce dernier contenant alors avantageu sement une turbine qui assure l'entratnement du rotor. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue schématique, en coupe axialé d'un séparateur conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1, Les figures 3 et 4 sont des vues partielles, respectivement en- élévation et en bout d'une tAcle que l'on peut utiliser pour fabriquer le rotor de l'appareil. La figure 5 est une vue partielle, à plus grande échelle,dlune variante de rotor à plusieurs étages. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le des sin, l'appareil comporte un cyclone 1 de type classique, pourvu d'une entrée tangentielle 2 pour le fluide à traiter, à la partie supérieure de son corps cylindrique. Ce dernier est muni, inté rieurement,de lames hélicoldales 3 destinées à guider le tourbillon vers un fond conique 4 que termine un sas 5 > par exemple équipé d'une roue à palettes, servant à évacuer les poussières ou autres particules séparées du fluide. Dans l'axe du cyclone est disposé un rotor 6 creux, monté sur un axe 7 qu'un moteur extérieur 8 permet de faire tourner à une vitesse réglable. Le sens de rotation du rotor est opposé à celui selon lequel le fluide tourne en entrant dans le cyclone, comme le montrent les flèches tracées sur la figure 2. Le rotor 6 est fermé par un fond plein 9 à son extrémité inférieure que traverse l'extrémité épaulée de l'axe 7, sur laquelle est vissé un écrou 10. A son extrémité supé rieur, il comporte une paroi annulaire 11 fixée au rotor d'un ventilateur 12 calé sur l'arbre 7, grâce à une collerette centrale 13. Cette collerette passe avec faible jeu dans une cloison 14 qui isole le ventilateur du reste du cyclone. Le compartiment supérieur du cyclone, qui peut constituer l'enveloppe ou volute du ventilateur, reçoit l'air épuré qui est refoulé ensuite dans la tubulure de sortie 15. Entre le fond plein 9 et la paroi annulaire 11 est emprisonnée une surface cylindrique 16, perforée et munie d'ouvertures 17 qui s'ouvrent tangentiellement vers l'arrière, par rapport au sens de rotation du rotor. Comme le montrent les figures 3 et 4, ces ouvertures peuvent être réalisées dans de la tAcle en découpant dans celle-ci des fentes 18 rectilignes alignées et disposées en quinconce puis en refoulant le métal d'un coté de chaque fente la portion refoulée adjacente à la fente étant sensiblement parallèle au restant de la tôle. Les dimensions des ouvertures peuvent être quelconques, en tout cas beaucoup plus grandes que celles des particules à séparer. Lorsqu'on fait tourner le moteur, le ventilateur 12, dont l'orifice d'aspiration est relié de manière étanche à la collerette 13 du rotor, aspire le gaz à travers les ouvertures 17 de celui-ci. Les particules que contient le gaz ne peuvent pas franchir ces ouvertures du fait de leur inertie et de la force centrifuge qui s'exerce sur elles. Cet effet de séparation est facilité par le fait que le gaz est introduit dans le cyclone en sens opposé du sens de rotation du rotor. Selon une variante, le ventilateur 12 est remplacé par une turbine > montée comme lui, avec étanchéité, sur la collerette du rotor. I1 est bon alors de prévoir un joint d'échanchéité, par exemple un joint à labyrinthe avec arrivée de gaz recomprimé, entre la collerette et la cloison 14. Le moteur 8 est alors remplacé par un dispositif tel qu'une génératrice électrique permettant de régler la vitesse rotation de la turbine lorsqu'on alimente le cyclone en gaz sous pression par la tubulure 2. Dans le cas de débits très importants pour lesquels le ventilateur 12 aurait une vitesse trop faible pour assurer une séparation efficace par le rotor, on peut séparer le ventilateur du rotor 6 et les entratner au moyen de moteurs distincts. On peut disposer également plusieurs rotors en parallèle afin d'obtenir une surface suffisante des ouvertures 17. Si l'on estime insuffisante la séparation obtenue au moyen d'un rotor tel que décrit ci-dessus, on peut utiliser un rotor t plusieurs étages tel que celui que montre la figure 5. Sur cette figure le rotor comporte entre le fond 9 et la paroi 11, deux surfaces 16 et 16a qui peuvent être identiques et que sépare une roue centrifuge auxiliaire 18. Ladite roue est munie d'aubes 19 de forme convenable, qui naissent dans l'étage inférieur pour déboucher vers le haut, extérieurement à la surface perforée supérieure 16. Tout autour de la surface supérieure 16 est fixé, à la cloison 14, un déflecteur cylindrique 20 qui s'arrête un peu audessus de la roue 18 et est muni d'ailettes verticales 21, inclinées vers le rotor, en sens opposé du sens de rotation de celui-ci de façon à impartir au gaz qui sort des aubes 19, un mouvement de rotation en sens opposé de celui du rotor. Le gaz pénètre ensuite dans le rotor par les ouvertures 17 de la surface supérieure 16, en abandonnant les particules qu'il peut encore contenir. Entre les aubes 19 et les ailettes fixes 21 du déflecteur 20, l'étanchéité est assurée par le rideau de gaz qui sort des aubes 19 et St infléchit vers la partie supérieure du rotor. A titre de moyen de sécurité, un élément poreux, tel qu'une toile métallique, peut eAtre placé à l'intérieur du rotor contre la ou les surfaces perforées de celui-ci. La présente invention peut s'appliquer à la séparation de particules quelconques solides ou liquides contenues dans un fluide gazeux. On peut par exemple l'utiliser pour le dépoussiérage à sec avec un rendement très voisin de 100 % (le volume des poussières récupérées au bas du cyclone est égal à celui des poussières introduites par la tubulure d'aspiration ; expériences faites avec des poussières siliceuses de 1 à 5 microns de diamètre et avec des écailles d'acier d'un diamètre de l'ordre du micron sortant d'un laminoir). Ce dépoussiérage permet d'éviter la consommation d'eau de lavage ; il permet aussi de récupérer les particules si elles ont de la valeur. L'encombrement de l'appareillage est de l'ordre du tiers ou du quart de celui des appareils classiques comportant cyclone,ventilateur et batteries de manches en toile. Le colmatage est impossible. L'appareil est robuste et peut fonctionner à des températures élevées, les'phénomènes d'abrasion se portant sur des pièces épaisses et faciles à traiter en conséquence. Il ne requiert que peu de puissance pour un mécanisme simple. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Séparateur pour fluide chargé de particules solides ou liquides, caractérisé en ce qu'il comporte un rotor creux dans lequel le fluide pénètre de l'extérieur par des ouvertures dirigées en sens opposé du sens de rotation du rotor, l'intérieur de clui-ci communiquant avec une voie de sortie pour le fluide épuré. 2.- Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor est monté à l'intérieur d'un cyclone dans lequel le fluide chargé de particules est introduit tangentiellement, le rotor étant entraené de façon à tourner en sens inverse du sens de giration du fluide dans le cyclone. 3.- Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le fluide est amené à pénétrer dans le rotor par aspiration de l'intérieur de celui-ci. 4.- Séparateur selon la revendication ), caractérisé en ce que le rotor est solidaire en rotation d'un ventilateur à l'orifice d'aspiration duquel il est raccordé. 5. - Séparateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rotor est associé à un ventilateur dont l'entratne- ment est indépendant de celui dudit rotor. 6.- Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 > caractérisé en ce que le rotor est solidaire en rotation d'une turbine actionnée par le fluide épuré et servant à l'entraSnement en rotation dudit rotor. 7. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 > caractérisé en ce que le rotor comporte plusieurs étages que le fluide doit traverser successivement pour parvenir à la voie de sortie. 8.- Séparateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rotor comporte au moins une roue centrifuge pourvue d'aubes radiales prenant naissance à l'intérieur d'un étage et débouchant à l'extérieur du rotor en direction de l'étage suivant. 9. - Séparateur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un déflecteur fixe, muni d'ailettes inclinées vers le rotor, en sens opposé du sens de rotation de celui-ci, entoure ltétage qui suit la roue centrifuge. 10.- Séparateur selon ltune quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le montage de plusieurs rotors en parallèle.