Brevet FR2205369A1 — publié le 19740531

ta pressente invention concerne les hydrocyclones. Dans un tel appareil de forme géométrique classique, dans lequel l'écoulement inférieur s'effectue à son extrémité basse, le liquide qui doit être traité pénètre tangentiellement de façon rapide à produire un tourbillon /qui impose des forces centrifuges éle- vées anx particules en susI-ension dans le livide A ces forces s'oppose un entraînement vers l'intérieur produit par la forme conique de l'appareil,de la manière décrite par de nombreux auteurs en particulier par Kelsaîl (Trans. Inst. Chem. Engs 19=2). I1 en résulte un effet de séparation qui tend à ccncentrer les grosses particules à la périphérie de l'appareil. L'effet de séparation d'un hydrocyclone est amélioré par la présence d'un récipient collecteur -2erné et disposé audessous de l'orifice d'écoulement inférieur, de la façon décrite par exemple par Bradlay dans "The Hydrocyclone", du fait de L'effet de décantation produit par un tourbillon secondaire dans le récipient. le rendement de lthydrocyclone dépend principalement du maintient de conditions d'écoulement stables à l'extrémité inférieure de son cône. La présence d'un orifice de sortie inférieur produit une certaine turbulence qui limite le rendement de l'hydrocyclone lorsqu'il est utilisé comme séparateur. Cette turbulence augmente à mesure qu'augmente le diamètre de l'oti- fice d'écoulement inférieur. I1 est possible d'améliorer le rendement de l'hydrocyclone en augmentant le diamètre de l'orifice d'écoulement inférieur et de réduire en même temps la turbulence qui se produit normalement à cet endroit dans 1 appareil. En ccnséquence, la présente invention concerne un hydro- cyclone du type connu décrit ci-dessus, dont le dispositif d'écoulement inférieur est un orifice annulaire dtun diamètre supé- rieur au diamètre du dispositif d'écoulement supérieur et dans lequel le sommet du cône entouré par l'orifice annulaire est sensiblement profile par rapport à l'écoulement du liquide dans l'appareil. Pour le maintien d'un courant naturel s le centre sommet du cône doit être relevé en forme d'arête et sa partie périphérique voisine de l'orifice annulaire doit être sensiblement tangente aux parois dl cône. La position du sommet du cône peut être fixe par rapport à l'hydrocyclone mais, de préférence, le sommet est en forme de bouchon mobile qui peut ôtre soulevé ou abaissé le long de son axe. Ce dispositif a l'avantage de permettre un réglage extrêmement précis des dimensions des particules évacuées par l'orifice annulaire et également de mettre facilement en oeuvre un procédé d'évacuation des gros agglomérats occasionnels qui risqueraient autrement d'obturer l'orifice annulaire. lie produit peut être collecté dans un pot ou récipient classique du type connu des spécialistes. Cependant, en pratique, un tel pot collecteur a l'inconvénient qu'une fraction considérable des grosses particules peut être entraînée à nouveau de l'extrémité inférieure du réci peut jusqu'au dispositif d'écoulement supérieur, à cause d'un tourbillon secondaire. Ce tourbillon secondaire peut être réduit aans une certaine mesure par des chicanes montées dans le-récipient collecteur. t'efficacité de ce récipient peut être considérablement améliorée, même sans chicane, s'il comporte un dispositif permettant au liquide déplacé dans le récipient par le courant d'adnission de s'échapper pour revenir dans le courant principal de l'?lXdtocyclone. D'une façon classique, le récipient ou pot collecteur peut être équipé d'un tube débouchant dans-sa partie supérieure, l'autre extrémité dudit tube étant reliée au courant principal de l'appareil.Il est très commode que ce tube soit coaxial et qu'il supporte ne bouchon du sommet pendant ses mouvnents. rl est également commode que la forme du bouchon soit telle qu'il puisse entre réglé à une position dans laquelle il obture complètement l'orifice annulaire. Ceci à l'avantage que le pot collecteur peut être remplacé sans perturber l'écoule- ment du liquide dans l'hydrocyclone. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels - la figure 1 est une coupe verticale de l'appareil selon l'invention - la figure 2 représente un mode de réalisation avantageux de l'appareil selon l'invention - les figures 3 et 4 renrgsentent une variante du bouchon du sommet de l'appareil, la figure 3 étant une élévation de ce dispositif et la figure 4 une vue en plan - la figure 5 est un graphique représentant la distribution granulométrique des particules en suspension dans de l'eau traitée par l'appareil selon l'invention - la figure 6 représente une courbe de la distribution granulométrique des particules du courant inférieur de l'appareil selon l'invention ne comportant pas de bouchon ; et - la figuré 7 représente une courbe de la distribution granulométrique des particules du produit du courant inférieur de l'appareil selon l'invention. La figure 1 représente un appareil de l'invention, tel qu'un hydrocyclone classique 1 qui comprend un orifice d'entrée 2 du liquide, un dispositif d'écoulement supérieur 3, un dispositif d'écoulement inférieur 4 et mi pot collecteur 5. Dans l'appareil selon l'invention, le dispositif d'écoulement inférieur est fermé presque complètement par un bouchon 6, de forme spéciale, qui ne ménage qu'un orifice annulaire étroit 7. Le pot collecteur comprend trois chicanes équidistantes radiales et minces 8. I1 comporte un tube central et axial 9 à l'intérieur duquel la tige 10 du bouchon 6 peut coulisser vers le haut ou vers le bas. En fonctionnement normal, le bord supérieur du bouchon 6 est maintenu au m8me niveau que la base de l'hydrocyclone, de sorte que l'espace annulaire de sortie a une largeur At Lorsque le bouchon 6 est soulevé d'une distance B par exemple, la largeur de l'espace annulaire peut augmenter jusqu'à A', de sorte que la dimension des particules séparées recueillies diminue. Inversement, le bouchon 6 peut être abaissé momentanément, à' l'aide d'un dispositif non représenté, afin d'accroStre la largeur effective de 1? espace annulaire jusqu'à C, de manière que de grosses particules occasionnelles puissent s'échapper. La figure 2 re-résente un mode de réalisation avantageux de l'invention da7ls lequel le pot collecteur ne comporte pas de chicane, mais dans lequel, par contre, un tube 12 le relie an dispositif d'col,?',crjent supérieur 3 do l'hydrocyclone. te bouchon 6 ost centra aa moyen d'ui' croisillon 15. tes figures 3 et 4 représentent une variante du bouchon du sommet, disposé entièrement à l'intéri-ur de l'extrémité inférieure du cône où il peut fonctionner comTe une vanne et isoler lthydrocyclone du pot collecteur, de sorte que ce dernier peut être vidé périodi quement sans perturber le courant principal de fluide dans l'appareil.Un bouchon du sommet de cette forme nécessite que sa périphérie conique 16 corresponde à la forme du cône et éven tellement son extrémité inférieure peut comporter également des cannelures cylindriques 17 permettant son centrage à l'extrémité du cône, sans nécessiter le montage d'un croisillon dans le pot collecteur. Les exemples suivants sont destinés à illustrer l'invention mais non à la limiter : Exemple 1 On réalise un hydrocyclone à la même échelle que celui représenté sur la figure 1. Un hydrocyclone classique 1 d'un diamètre maximal de 10 centimètres, d'use hauteur de 16,5 centimètres, comprenant un orifice d'entrée du liquide d'un--diamètre de- 2 centimètres, un dispositif d'écoulement supérieur 3 d'un diamètre de 3 centimètres et un dispositif d'écoulement inférieur 4 d'un diamètre de 4 centimètres, est équipé d'un bouchon mobile 6 de forme spéciale d'un diamètre de 3,6 centimètres, de sorte qu'il reste, entre le bouchon et le cône, un orifice annulaire d'une largeur de 2 millimètres0 t'hydrocyclone est utilisé pour la séparation de particules d'une densité de 1,04 en suspension dans de l'eau et dont la distribution granulométrique des particules est repré sente sur la figure 5.La répartition des dimensions de distribution granulométrique des particules du produit s'écoulant par le bas de lthydrocyclone perfectionné, est représentée sur la figure 7. A titre de comparaison, la figure 6 représente la distribution granulométrique des particules du produit évacué à la partie inférieure de l'hydrocyclone, lorsque ce dernier ne comporte pas de bouchon. Exemple 2 On modifie lthydrocyclone de exemple 1 de la façon représentée sur Ja figure 2 en supprimant les chicanes 8 et en montant le bouchon 6 sur le tube 12. L'hydrocgclone est utilisé pour séparer les éléments en suspension d'un courant de fluide remis en circulation dont la te:elr en matières solides varie. Un réglage approprié d'un robinet 14 monté sur une canalisation d'évacuation 12 et un réglage simultané de la largeur de l'espace annulaire déterminé par le bouchon du sommet, permettent de régler non seulement la fraction granulométrique des particules, mais également le débit absolu auquel elles peuvent être extraites de l'hydrocyclone. I1 est ainsi possible de maintenir sensiblement constante la concentration de la suspension d'alimentation et d'améliorer le fonctionnement à la fois de l'hydrocyclone et de l'appareil de traitement de la suspension. Exemple 3 L'hydrocyclone de l'exemple 2 est encore modifié en remplaçant le bouchon 6 par celui de forme particulière représenté sur les figures 7 et 4 et en supprimant le croisillon 150 L'hydrocyclone donne des résultats satisfaisants lorsqu'on utilise pour la séparation de particules d'une densité de 1,04. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Hydrocyclone car-ctorisé en ce que son dispositif d'écou- est superieur au lement inférieur-est un orifice annulaire dont le diamètre/dia- tre de son dispositif d'écoulement supérieur, le sommet de son cône, entouré par l'orifice annulaire étant un bouchon sensiblement profilé par rapport au courant du liquide dans l'appareil 2. - Hydrocyclone suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le centre du bouchon-qui constitue le sommet du cône est de forme cuspidée, sa partie périphérique étant sensiblement tangente à la paroi du cône. 3. - Hydrocyclone suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bouchon qui constitue le sommet du cône peut être soulevé ou abaissé le long de l'axe de celui-ci. 4. - Appareil-comprenant un hydrocyclone suivant l'une que conque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend un récipient ou pot collecteur fermé, monté sur le dispositif d'écoulement inférieur de l'hydrocycîone, un dispositif produisant un courant de recirculation étant relié par un tube à la partie supérieure du pot collecteur. 5. - Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la forme du bouchon est telle qu'il peut être réglé de façon à obturer complètement l'orifice annulaire.