Brevet FR2196206A1 — publié le 19740315

La présente invention a pour objet un sélecteur statique comportant un corps tubulaire de révolution, à axe vertical, une entrée pour l'introduction pneumatique des matières à séparer disposée de façon à créer un mouvement circulaire des matières à l'intérieur du sélecteur, une sortie à i'extrémité supérieure du sélecteur pour l'évacuation pneumatique des particules fines et une sortie à son extrémité inférieure pour les plus grosses particules. Les sélecteurs statiques paraissent séduisants a priori puisqu'ils ne comportent, de par leur principe même, aucune pièce mobile. Malheureusement les appareils connus ne répondent pas parfaitement aux objectifs fixés, à savoir : obtenir une séparation à un diamètre donné, avec un minimum de déclassés de part et d'autre du diamètre de coupure. En effet, ou bien l'efficacité de ces appareils chute de façon inadmissible lorsque la coupure demandée se situe dans les très petits diamètres, ou bien, sur d'autres modèles, cette coupure à un diamètre très petit est assurée avec une bonne efficacité, mais l'appareil devient alors complexe et les réglages sont difficiles. Le but de la présente invention est de réaliser un sélecteur statique permettant une coupure franche pour des diamètres de coupure compris dans une large plage et offrant une grande facilité de réglage. Le sélecteur objet de l'invention est caractérisé en ce que l'entrée des matières à séparer est située sensiblement à mihauteur du corps du sélecteur et la partie supérieure de ce dernier est entourée par une enveloppe fermée dont le diamètre est supérieur à celui de cette extrémité du sélecteur et qui porte une conduite d'évacuation coaxiale dont l'extrémité inférieure est espacée axialement de l'extrémité supérieure du corps du sélecteur et dont le diamètre est inférieur ou au plus égal à celui de cette extrémité du sélecteur. La direction du courant d'air chargé des matières à séparer à son entrée dans le sélecteur est réglable dans un plan perpendiculaire à l'axe du sélecteur. Ce réglage peut être effectué au moyen de volets ou de 1éflecteurs mobiles placés à l'entrée du sélecteur. On peut aussi dévier le courant d'air porteur au moyen d'un ourant d'air de commande injecté transversalement. La conduite d'amenée des matières c séparer comporte avantageusement une face t angente au corps du secteur et une face sensiblement radiale. La inconduite d'amenée du courant d'air de commande est de préférence raccordée perpendiculairement à cette face radiale. Suivant un mode de réalisation particulier, la partie su périeure du corps du sélecteur est tronconique et le diamètre de la conduite d'évacuation est sensiblement égal à celui de l'extrémité supérieure du corps du sélecteur. Un courant d'air de rinçage peut être admis dans la chambre formée par l'enveloppe entourant la partie supérieure du sélecteur, et aspiré dans la tuyauterie d'évacuation. Ce courant d'air de rinçage peut venir de l'extérieur. Il peut aussi être prélevé sur le courant d'air circulant . dans le sélecteur à travers des ouvertures ou des ouïes percées dans la paroi de ce dernier, légèrement au-dessus de l'entrée proprement dite des matières ; dans ce dernier cas, les matières recueillies dans l'enveloppe peuvent redescendre par gravité dans le sélecteur à travers ces ouvertures ou oules. Ces deux dispositions peuvent également coexister. La paroi de la partie supérieure du sélecteur qui est entourée par l'enveloppe peut être percée d'ouvertures rectangulaires dont le grand côté est horizontal. Un second courant d'air de rinçage peut être admis à l'extrémité inférieure du sélecteur. Pour cela, on peut entourer cette extrémité du sélecteur d'une enveloppe formant une chambre d'admission d'air, les particules sortant au bas du sélecteur étant recueillies dans une trémie disposée coaxialement sous le sélecteur et dont le bord supérieur est espacé du bord inférieur du sélecteur. De préférence, ce bord inférieur du sélecteur est arrondi pour que l'air de rinçage pénètre dans le sélecteur le long de sa paroi. L'écart entre le bord inférieur du sélecteur et le bord supérieur de la trémie peut être réglable. Les conduites amenant le courant d'air de commande de déviation des particules entrant dans le sélecteur, et les courants d'air de rinçage sont, de préférence, raccordées à une même conduite d'alimentation, et des volets de réglage sont prévus sur ces conduites. Dans une installation utilisant ce sélecteur, la conduite d'évacuation est raccordée à l'aspiration d'un ventilateur, à tra- vers un séparateur, et l'air refoulé par le ventilateur est divise en deux courants qui servent, l'uns au transport pneumatique des a- tières jusqu'au sélecteur et, l'autre, à la commande de déviation des particules entrant dans le sélecteur et au rinçage. La description qui suit se refère aux dessins l'accompa gnant qui montrent, à titre d'exemple non-limitatif, quelques modes de réalisation de l'invention, et sur lesquels La figure 1 montre schématiquement et en coupe un sélecteur conforme à l"invention Les figures 2A et 2B sont des sections droites du sélecteur de la figure 1, suivant A-A, montrant le trajet des particules pour deux positions du volet de réglage de l'air de commande La figure 3 est un schéma d'une installation comportant le sélecteur de la figure 1 La figure 4 est une vue en coupe de la partie supérieure, modifiée, d'un sélecteur analogue à celui de la figure 7 La figure 4bis montre un détail du sélecteur de la figure 4 La figure 5 illustre une autre variante de réalisation du sélecteur de l'invention Les figures 6A et 6B sont des sections droites analogues à celles de la figure 2 illustrant deux variantes de réalisation du dispositif de déviation des particules entrant dans le sélecteur et Les figures 7A et 7B sont des sections droites, suivant B-B, de deux formes de réalisation de l'invention. Le sélecteur représenté sur la figure 1 comporte un corps tubulaire 10, à axe vertical, dont les extrémités sont tronconiques. La partie supérieure du corps 10 est entourée par une enveloppe 11 dont la base est raccordée au corps du sélecteur pour former avec ce dernier une chambre annulaire 13 qui est fermée à sa partie su supérieure par un couvercle 14. Une conduite d'évacuation 15 est fixée à ce couvercle, dans l'axe du séparateur ; son extrémité inférieure est espacée de l'extréntité supérieure du corps du séparateur et son diamètre est sensiblement égal à celui de cette extrémité du séparateur. La chambre 13 communique avec l'intérieur du séparateur par des ouvertures 16 (figure 7A). En variante, ces ouvertures peuvent être remplacées par des ouies 17 disposées comme représenté sur la figure 7B par rapport au sens de rotation de l'air et des particules indiqué par une flèche sur cette figure, pour limiter le débit d'air entrant dans la chambre 13. Cette chambre est reliée au refoulement d'un ventilateur 18 par une conduite 19 sur laquelle est placé un volet de réglage 20. L'extrémité inférieure du corps du sélecteur débouche dans une chambre de tranquilisation 21 qui est reliée par une conduite 22 au refoulement du ventilateur 18 ; un volet de réglage 23 est placé sur cette conduite. Le bord inférieur 25 du corps 10 est arrondi pour permettre à l'air de rinçage pénétrant dans le séparateur de rester collé à la paroi, ce qui est nécessaire puisque la matière à rincer tombe le long de celle-ci. Sous le sélecteur et coaxialement à celui-ci est placée une trémie 26 munie à sa base d'un sas 27 permettant l'évacuation des grosses particules tombant du séparateur. Un manchon cylindrique. 28 entourant la trémie et réglable en hauteur permet de régler la section de passage 29 de l'air entrant dans le sélecteur et, par conséquent, son débit. L'entrée dans le sélecteur des matières à séparer, qui sont transportées pneumatiquement, s'effectue sensiblement à mihauteur du corps 10. La conduite d'amenée 30 est raccordée au corps 10 par une face 31 dont le plan contient l'axe du corps 10 ou est situé à faible distance de celui-ci (figures 2A et 2B). La face opposée 32 est tangente à la paroi du corps 10. Une conduite 33 raccordée perpendiculairement à la face 31, sur toute sa hauteur, relie la conduite 30 au refoulement du ventilateur 18. Un volet de réglage 34 est placé sur cette conduite. Le point de raccordement de la conduite 33 est situé au voisinage de la section de raccordement de la face 32 et de la conduite 30. La jonction de la face 32 et de la face correspondante de la conduite 30 forme une arête vive. L'angle de la face 32 avec l'axe de la conduite 30 est d'environ 450 ; il peut toutefois atteindre 600. En règle générale, cet angle doit être suffisamment grand pour éviter des attachements intempestifs du jet à cette paroi, ce qui annulerait toute possibilité de commande. La conduite 33 sert à amener un courant d'air de commande qui permet de donner au trajet des particules véhiculées par l'air entrant dans le sélecteur une direction réglable de façon continue, depuis une direction radiale (débit de commande nul - figure 2B) jusqu'à une direction tangentielle (débit de commande maximum. -figure 2A). Dans le sélecteur, les particules auront donc une vitesse circonférentielle fonction de l'angle d'admission et du débit additionnel de l'air de commande. En variante, la direction des particules entrant dans le c .eC Leu~ peut être réglée par des moyens mécaniques comme, par exemple, un détecteur 35 à débattement angulaire réglable (figure 6A) ou par un jeu de volets 36 (figure 6B). Une première sélection des particules s'effectue au niveau de l'entrée : les grosses particules tombant au fond du corps 1S, tandis que les particules plus fines sont entrainées vers le haut par le courant d'air suivant des trajets en spirale. A leur sortie du corps du sélecteur, à son extrémité supéneure 37, les particules sont soumises, d'une part, aux forces d'inertie qui ont tendance à faire éclater le flux des particules selon des tangentes aux spirales décrites durant leur ascension dans la partie supérieure, tronconique, du corps 10 et, d'autre part, aux forces de rappel centripètes crées par la dépression à l'extrémité inférieure 38 de la conduite 15 qui est reliée à l'aspiration d'un ventilateur. L'association de ces deux forces engendre des trajectoires en spirale pour les particules entre le plan de sortie 37 et le plan de captation 38. Si cette trajectoire est une spirale divergente, la particule échappe à la captation ; si elle est convergente la particule est entraînée par le courant d'air dans la conduite 15. Le diamètre de coupure est réglé en agissant sur l'orientation de la trajectoire des particules entrant dans le sélecteur et sur le débit d'air ascendant circulant dans le cops 10. Le refus, constitué par les particules qui n'ont pas été entraînées dans la conduite 15 est recueilli dans la chambre 13 et retombe dans le corps 10 du sélecteur par les ouvertures 16 ou les oules 17. Ces ouvertures ou oueds sont situées légèrement audessus de l'entrée des matières. Il s'établit donc un circuit fermé, intérieur au sélecteur, favorable au rinçage et à la bonne sélection. En effet, une partie de l'air circulant dans le corps 10 du sélecteur, s'échappe par les ouvertures 16 ou les oules 17, et circule dans la chambre 13 pour etre finalement aspiré dans la conduite 15. Ce courant d'air assure un rinçage à contre courant des particules du refus, en particulier dans la zone d'éclatement, entre les niveaux 37 et 38, où les particules sont dispersées. Les refus tonnent par gravité au fond du corps du sélecteur. Tls sont rincés par le courant d'air admis dans la chambre 21, qui pénètre dans le sélectf-ur, le long de sa paroi, et est aspiré vers le haut. Les refus tombent finalement dans la trémie 26i d'où ils sont extraits à travers le sas 27. Dans l'installation de la figure 3, la matière à sélecter, sortant d'un broyeur 40 ou d'une trémie est introduite dans un injecteur 41 alimenté par un ventilateur 42 ; la matière est reprise par le courant d'air fourni par ce ventilateur et transportée pneumatiquement jusqu'au sélecteur dans la conduite 30. La conduite 15 du sélecteur est reliée à l'aspiration du ventilateur 42, à travers un cyclone 43 ; un volet de réglage 44 est placé sur la conduite reliant le cyclone au ventilateur. Une partie de l'air fourni par le ventilateur 42 est dérivée en amont de l'injecteur 41 vers le ventilateur 18, par une conduite 45. Le produit fini est récupéré à la sortie du cyclone 43, tandis que le refus sort à la base du sélecteur et peut être ramené à l'entrée du broyeur suivant un processus classique. Un volet de réglage 46 placé à l'aspiration du ventilateur 18 sert à maintenir le niveau de pression voulu dans le circuit pneumatique, après avoir réglé le débit d'air circulant dans le sélecteur au moyen du volet 44. Celui-ci doit être réglé en fonction du transport pneumatique à assurer pour un produit de granulométrie et de masse spécifique données. Une particularité de ce sélecteur est de permettre le réglage de la finesse de coupure, au moyen du volet 34 qui contrôle le débit d'air de commande, sans qu'il en résulte une modification sensible du débit d'air total circulant dans la conduite d'évacuation 15, ce qui rend le réglage particulièrement facile. En effet, pour un réglage donné du volet 44, on bénéficie d'un certain débit d'air "flottant que l'on peut utiliser soit pour le contrôle de la trajectoire des particules, soit pour le rinçage du refus. Toutefois, si besoin est, le débit d'air de rinçage peut être indépendant du débit d'air de contrôle. Les figures 4 et 4bis illustrent une variante dans laqudr le la virole constituant la partie supérieure du corps 10' du sélect teur est pourvue de petits orifices rectangulaires 50 dont le gr côté est horizontal. Cette construction permet de délester le coe rant d'air ascendant d'une partie des grosses particules se Épl- çant le long de la paroi. Le délestage constitue une sécurité coli- tre le risque d'engorgement du corps du sélecteur, à son extrémité supérieure de petit diamètre. Un second avantage de cette construction est que l'air circulant dans la chambre 13' assure un effet d'aspiration de couche limite au travers des orifices 50, ce qui permet de maintenir des vitesses plus grandes au voisinage de la paroi, à l'intérieur de =ette partie du corps 7'. Le nombre et les dimensions de ces orifices sont à ajuster en fonction des pressions à l'intérieur du corps 10' et dans la chambre 13' de façon que le débit d'air s'échappant par ces orifices soit suffisamment faible pour ne pas nuire au rôle de centrifugation du courant d'air circulant dans le corps du sélecteur. La pression dans la chambre 13' peut être réglée au moyen du volet 20' placé sur la conduite 19'. Dans la variante représentée sur la figure 5, les refus recueillis dans la chambre 13" sont évacués par une sortie 55. Dans ce cas, le sélecteur produit deux classes de refus, les refus sor ant au bas du sélecteur étant plus gros que ceux sortant en 55. Pour certaines cas où le débit d'air de rinçage prélevé à travers les ouvertures 16 ou les oules 17 est suffisant, l'amenée d'air extérieur dans la chambre 13 (conduite 19) peut entre supprimée. Dans l'installation de la figure 3, le ventilateur 18 peut être supprimé si la pression au refoulement du ventilateur 42 est suffisante, la conduite 33 étant alors raccordée à la conduite 45. R E V E N D I & A m I O N S 1. Sélecteur statique comportant un corps de révolutIon à axe vertical, une entrée pour l'introduction pneumatique des matières à séparer disposée de façon à créer un mouvement circulaire des matières à l'intérieur du sélecteur, une sortie à son extrémité supérieure pDur l'évacuation pneumatique des particules fines et une sortie à son extrémité inférieure pour les grosses particules, caractérisé en ce que l'entrée des matières à séparer est située sensiblement à m hauteur du corps du sélecteur et la partie supérieur re de ce dernier est entourée par une enveloppe fermée dont le diamètre est supérieur à celui de cette extrémité du corps du sélecteur et qui porte une conduite d'évacuation coaxiale dont l'extrémité inférieure est espacée axialement de l'extrémité supérieure du corps du sélecteur et dont le diamètre est inférieur ou au plus égal à celui de l'extrémité du sélecteur. 2. Sélecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la di- rection de la trajectoire des particules de matière à leur entrée dans le sélecteur est réglable dans un plan perpendiculaire - à l'axe du sélecteur. 3. Sélecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la conduite d'amenée des matières à séparer comporte une face tangente au corps du sélecteur et une face opposée dont le plan contient l'axe du sélecteur ou est situé à faible distance de celui-ci. 4. Sélecteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la direction de la trajectoire des particules de matière à leur entrée dans le sélecteur peut être modifiée au moyen d'un courant d'air injecté transversalement au courant d'air porteur. 5. Sélecteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la direction de la trajectoire des particules de matière à leur entrée dans le sélecteur peut être modifiée au moyen de volets ft de déflecteurs mobiles placés dans la conduite d'amenée des matières. 6. Sélecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé e ce aue la Farte supérieure du corps du sélecteur est trsnconizue et le diamètre de son extrémité supérieure est sensiblement éjal a I- de la conduite d'évacuation du courant d'air chargé de particules fines. 7. Sélecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé an ce U1 courant d'air de rinçage est admis dans la chambre formée par l'en- veloppe entourant la partie supérieure du corps du sélecteur et est ci .i,;ns la tuyauterie d'évacuation. électeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le courant d'air de rinçage est prélevé sur le courant d air circulant dans le corps du sélecteur à travers des ouvertures ou des oules percées dans la paroi de ce dernier au-dessus c- l'entrée des ma- tières. 9. Sélecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les particules de matière recueillies dans la chambre annuaire formée entre le corps du sélecteur et l'enveloppe qui l'entoure descendent par gravité dans le corps du sélecteur à travers les ouvertures ou ouïes. 10. Sélecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules recueillies dans la chambre annulaire formée entre la partie supérieure du corps du sélecteur et l'enveloppe qu l'entoure sont évacuées à l'extérieur du sélecteur. 11. Sélecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi de la partie supérieure du corps du sélecteur qui est entourée par l'enveloppe est percée d'orifices rectangulaires dont le grand côté est horizontal. 12. Sélecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un courant d'air de rinçage est admis à l'extrémité inférieure du corps du sélecteur. 13. Sélecteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure du corps lu sélecteur est entourée d'une enveloppe formant une chambre de tranquilisation et les particules sortant au bas du sélecteur sont recueillies dans une trémie qui est disposée coaxialement sous le corps du sélecteur et dont le bord supérieur est espacé du bord inférieur de ce dernier. 14. Sélecteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que le bord inférieur du corps du sélecteur est arrondi pour que l'air de rinçage admis dans la chambre de tranquilisation pénètre dans le sélecteur le long de sa paroi. 15. Sélecteur selon la revendication 13 ou 7, caractérisé en ce que l'écart entre le bord inférieur du corps du sélecteur et le bord supérieur de la trémie est réglable. 16. Sélecteur selon les revendications 4, 7 et 12, caractérisé en ce -que les conduites amenant le courant d'air de commande de déviation des particules entrant amans le sélecteur et les courants d'air de rinçage sont raccordées à une même conduite d'alimentation, et des violets de réglage sont prévus sur ces conduites. 17. Installation utilisant un sélecteur selon la revendication 4, 7,12 ou 16, caractérisé en ce que la conduite d'évacuation du courant d'air transportant les particules fines est reliée à l'aspiration d'un ventilateur à travers un séparateur et l'air refoulé par le ventilateur est divisé en deux courants qui servent l'un au transport pneumatique des matières jusqu'au sélecteur, et l'autre à la commande de déviation des particules entrant dans le sélecteur et/ou au rinçage.