Brevet FR2173873A1 — publié le 19731012

La présente invention concerne un dispositif de séparation de liquides ou de solides d'un milieu gazeux, ou de solides d'un milieu liquide, comportant des conduits collecteurs conformés en éléments déviateurs, disposés par rangées dans le courant, et des canaux de circulation dudit milieu gazeux ou liquide, situés entre lesdits éléments déviateurs. les facteurs importants du processus de séparation d'un dispositif séparateur sont la densité de l'écoulement et des particules à séparer, les dimensions de ces particules, et la vitesse de l'écoulement0 Selon l'état du milieu et ses conditions d'origine, il apparaît des particules de diamètres différents comprenant une bande supérieure et une bande inférieure groupées autour d'un diamètre moyen.Etant donné que, plus leur diamètre diminue, mieux les particules, du fait de la décroissance de l'inertie de leur masse, suivent les changements de direction du courant, les petites particules sont moins bien séparées que les grosses, de sorte que, dans les séparateurs connus, seules les particules d'un diamètre minimum déterminé, appelé diamètre limite, sont effectivement sép ées. les particules de diamètre inférieur au diamètre minimum quittent les séparateurs connus avec l'écoulement sans être captées par la couche mince de liquide dans la zone de déviation, mais au contraire en se déplaçant sur une ligne neutre selon une certaine trajectoire, les forces de traction et d'inertie étant égales et de sens contraire à chaque déviation. les particules individuelles oscillent donc autour d'une ligne médiane avec une même amplitude dans chaque déviation, de sorte que ces déviations ne contribuent plus à la séparation. La présente invention a pour objet de réaliser un dispositif séparateur permettant d'éviter des oscillations de même forme de l'écoulement de façon que, dans la partie arrière du séparateur, vue dans le sens de ltécoulement, des particules aussi bien liquides que solides soient séparées4 Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait que les canaux de circulation situés entre les éléments déviateurs sont divisés en portions dont les sections successives croissent et/ou décroissent alternativement de façon continue ou disconti nue. L'invention est caractérisée en outre par le fait que les éléments déviateurs d'une même rangée ont une section quadratique ou rhombique, que dans le cas de rangées contiguës alternativement constituées d'éléments déviateur de section quadratique et rhombique, les éléments déviateurs de chaque rangée, vus dans le sens d'écoulement, sont disposés régulièrement ou irrégulièrement par rapport aux autres, et que les éléments déviateurs quadratiques ou rhombiques, réunis par des entretoises, sont constitués par des corps pleins ou creux. Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que dans le cas d'éléments déviateurs de section exclusivement quadratique, les éléments déviateurs de chaque rangée-, vus dans le sens d'écoulement, sont disposés irrégulièrement par rapport aux autres. En outre, l'invention est caractrkrisée par le fait que les éléments déviateurs sont formés d'ailes égales disposées en zigzag et qu'ils portent, aux points dtintersection de leurs ailes, des garnitures qui, vues dans le sens d'écoulement, agrandissent et diminuent alternativement la section des divers canaux, et que les lignes d'intersection des ailes d'éléments déviateurs voisins, vus transversalement au sens d'écoulement, sont situées dans un même plan. D'autre part, l'invention est caractérisée par le fait que les éléments déviateurs sont constitués par des ailes égales disposées en zig-zag, qu'ils portent aux points dtintersection de leurs ailes des garnitures de même section, et que les lignes d'intersection des ailes d'un élément déviateur avec l'élément déviateur voisin sont situées dans des plans différents, supposés perpendiculaires au sens d'écoulement, et que les garnitures sont c nstituées par des corps pleins ou creux. L'invention va être décrite en détail en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples, et dans lesquels - la figure 1 montre des rangées de séparation disposées symétriquement et dont les éléments déviateurs sont dissemblables d'une rangée à l'autre - la figure 2 montre une autre possibilité de réalisation des rangées de séparation symétriques dont les éléments déviateurs sont constitués par des garnitures dissemblables d'une rangée à l'autre - la figure 3 montre des rangées de séparation disposées non symétriquement et dont les éléments déviateurs sont semblables dans toutes les rangées; et - la figure 4 montre une autre possibilité de réalisation des rangées de séparation non symétriques dont les éléments déviateurs sont constitués par des garnitures semblables dans toutes les rangées le dispositif séparateur représenté à la figure 1 est constitué par des rangées de séparation 1 et 2 comportant des conduits collecteurs 3, 4 conformés en éléments déviateurs. l'o- rientation des éléments déviateurs relativement les uns aux autres est symétrique, de même que la disposition des diverses rangées de séparation entre elles.Par la conformation en éléments déviateurs des conduits déviateurs 3, 4, l'écoulement à épurer se divise en courants partiels 5 et parcourt le canal formé par les rangées de séparation 1 et r En-6, le courant partiel 5 acquiert une grande vitesse d'écDulement. les particules à séparer rencontrent en 7a l'élément déviateur 3a constituant un conduit collevteur, et sont entraînées vers le bas le long de, ou dans, ce dernier. Une partie des particules à séparer reste dans le courant partiel 5 et sont alors ralenties par la conformation des éléments déviateurs 3a, 4a et du canal conique 7 formé par ces derniers. Du fait de leur inertie, les particules viennent toucher l'élément déviateur 4b constituant un conduit collecteur et y sont également entrainées vers le bas.De là, le courant partiel 5 parvient dans le canal 7b formé par les éléments déviateurs 3a et 4b où sa vitesse d'écoulement est ré-accélérée, et d'où il vient frapper l'élément déviateur 3b ; en 8a, la vitesse d'écoulement est ralentie par les éléments déviateurs 4b, 3b et le courant partiel vient frapper l'élément déviateur c de la rangée de séparation 2. En 8b, le courant est accéléré et vient frapper l'élément déviateur 3c. En 9a, la vitesse d'écoulement diminue à nouveau. Le courant vient frapper le conduit collecteur constituant l'élément déviateur 4d, est accéléré en 9b et est dévié par l'élément 3d. Cette disposition permet d'obtenir dans chaque cas deux déviations successives du courant partiel avec vitesses d'écoulement différentes, les déviations étant alternativement identiques. Pendant la déviation accompagnée d'une grande vitesse d'écoulement, une particule sera poussée vers l'extérieur contre les éléments déviateurs d'où elle sera rejetée vers la déviation suivante où la vitesse d'écoulement se ralentit. La particule se rapproche donc des éléments déviateurs chaque fois qu'elle a subi la seconde de deux déviations successives. le processus de séparation représenté à la figure 2 est semblable à celui de la figure 1, mais les rangées de sépara tion Il sont disposées en zig-zag, une garniture 13, 14 servant d'élément déviateur étant placée à chaque crête des zig-zags. En 16a, 17a, 18a le courant partiel 15 subit une déviation ac compagnée de ralentissement; en 16b, 17b, 18b une déviation accompagnée d'accélération. les garnitures déviatrices de cha que rangée ont une section différente de celles de la rangée voisine La figure 3 montre des rangées de séparation 21, 22 de construction identique, constituées par des conduits collecteurs 23, 24 également de construction identique, servant d'éléments déviateurs. les rangées de séparation 21 22 sont décalées les unes par rapport aux autres dans le sens des écoulements par tiels 25 de sorte qu'en 27a, 2 & , 29a la vitesse d'écoulement diminue; et qu'elle augmente en 27b, 28b, 29b. le fonctionnement est le même que celui décrit à propos de la figure 1. le processus de séparation représenté à la figure 4 se déroule comme précédemment décrit. les rangées-de séparation 31, 32 sont en zig-zag et décalées les unes par rapport aux autres dans le sens des courants partiels 35, de sorte qu'il se pro duit une accélération de l'écoulement en 37b, 38b, 39b et un ralentissement en 37a, 38a, 39a. les garnitures 33, 34 qui servent d'éléments déviateurs ont toutes la même conformation. D'une façon générale, on peut dire que la vitesse d'écou lement doit être telle qu'en aucun point de la section des ca naux étroits il ne se produira les mêmes accélérations qu'en un point de la section correspondante des canaux larges, car, dans le cas contraire, il peut se former une trajectoire neutre bien que d'amplitude différente. les rangées de séparation peuvent avoir n'importe quelle forme conforme à la technique des écoulements, sans s'écarter du domaine de l'invention. REVE#DI CATI O#S 1.- Dispositif de séparation de liquides ou de solides d'un milieu gazeux, ou de solides d'un milieu liquide, comportant des conduits collecteurs conformés en éléments déviateurs, disposés en série dans le courant, et des canaux de circulation dudit milieu gazeux ou liquide, situés entre lesdits- élé- ments déviateurs, caractérisé en ce que lesdits canaux de circulation sont divisés en portions dont les sections successives croissent et/ou décroissent alternativement de façon continue ou discontinue. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments déviateurs d'une moeme rangée ont une section quadratique ou rhombique et que, dans le cas de rangées contiguës alternativement constituées d'éléments déviateurs de section quadratique et rhombique, les éléments déviateurs de chaque rangée, vus dans le sens d'écoulement, sont disposés régulièrement ou irrégulièrement par rapport aux autres. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments déviateurs quadratiques ou rhombiques, réunia par des entretoises-, sont constitués par des corps pleins ou creux. 4.- Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 prises ensemble, caractérisé en ce que, dans le cas d'éléments déviateurs de section exclusivement quadratique, les éléments déviateurs de chaque rangée, vus dans le sens d'écoulement, sont disposés irrégulièrement par rapport aux autres. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments déviateurs sont formés d'ailes égales disposées en zig-zag et portent, aux points d'intersection de leurs ailes, des garnitures qui, vues dans le sens d'écoulement, augmentent et réduisent alternativement la section des divers canaux, et que les lignes d'intersection des ailes d'éléments déviateurs voisins, vus trans transversalement au sens d'écoulement, sont situées dans un même plan. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments déviateurs sont formés d'ailes égales disposées en zig-zag et portent, aux points d'intersection de leurs ailes, -des garnitures de mêsne section, les lignes d'intersection des ailes d'un élément déviateur avec l'élément déviateur voisin étant situées dans des plans différents supposés perpendiculaires au sens d'écoulement 7.- Dispositif selon les revendications 5 et 6 prises ensemble, caractérisé en ce que les garnitures sont constituées par des corps pleins ou creux.