Brevet FR2234914A1 — publié le 19750124

La présente invention a pour objet un séparateur à tourbillon pour fines particules à extraire de gaz ou de liquides muni d'une chambre cylindrique de tourbillonnement, d'un tube axial d'admission de gaz brut sur une des faces frontales et d'une sortie axiale de gaz épuré sur l'autre, d'une fente annulaire d'évacuation des particules séparées qui entoure coaxialement le tube d'admission de gaz brut et, enfin, d'arrivées de gaz auxiliaire en forme de buses disposées sur une ou plusieurs lignes hélicoidales de jonction, débouchant tangentiellement à la paroi latérale intérieure de la chambre de tourbillonnement et dirigées, obliquement, à l'encontre du courant de gaz brut. De tels séparateurs à tourbillon munis de buses à air secondaire disposées sur une piste hélicordale de la paroi latérale intérieure de la chambre de tourbillonnement sont conaues d'après le brevet allemand nO 1 244 120 et le brevet français nO 1 303 939. les arrivées de gaz auxiliaire y sont toujours inclinées suivant la direction de l'hé- lice en vue d'engendrer un courant qui circule exactement le long de celle-ci sur la paroi intérieure de la chambre de tour billonnement. Or, on a constaté que le jet issu d'une de ces arrivées de gaz auxiliaire est divisé en deux courants partiels par l'arrivée suivante et que la majeure partie de l'écoulement se fait au-dessus de l'hélice I1 en résulte à l'intérieur de la chambre de tourbillonnement un régime d'écoulement défavorable en ce sens qu'une trop grande partie du gaz auxiliaire entrant est déviée vers le haut en faux jet sans servir à la séparation proprement dite. Il faut, pour compenser cette perte, une pression d'entrée du gaz auxiliaire accrue qui impose une plus grande dépense d'énergie. L'invention a pour objet un séparateur à tourbillon dans lequel les arrivées de gaz auxiliaire soient disposées en sorte que, dans la chambre de tourbillonnement, l'écoulement suive un cours plus favorable permettant une économie d'énergie et un meilleur taux de séparation. Ce séprateur à tourbillon,du genre annoncé, est caractérisé par le fait que les arrivées de gaz auxiliaire en forme de buses sont disposées, par rapport à la ligne hélicoidale de jonction de leurs embouchures, sous un angle t tel que leur angle C par rapport à un plan de section de la chambre de tourbillonnement normal à l'axe soit supérieur à l'angle a que ladite ligne hélicoidale de jonction forme avec ce dernier plan. Ledit angle dpeut atteindre jusqu'à 300. Du fait de cette position plus inclinée des arrivées de gaz auxiliaire, l'ensemble dudit gaz auxiliaire se répand au-dessous de la ligne hélicoidale de jonction et il en résulte une enveloppe d'air auxiliaire continue et dirigée vers le bas sans qu'une partie du gaz auxiliaire s'écoule vers le haut en jet défectueux. L'invention sera mieux comprise à 1' de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue en perspective d'un séparateur à tourbillon dans lequel les arrivées de gaz auxiliaire sont disposées de façon classique la figure 2 est une vue déroulée d'une partie de l'enveloppe du séparateur sur laquelle apparat la disposition des arrivées de gaz auxiliaire la.figure 3 est une vue en perspective d'un séparateur à tourbillon dans lequel les arrivées de gaz auxiliaire sont disposées selon l'invention la figure 4 est une vue déroulée d'une partie d'enveloppe selon la figure 3. La figure 1 représente de façon très simplifiée un séprateur à-tourbillon de type classique. I1 se compose d'une chambre extérieure cylindrique de tourbillonnement 1 dans laquelle un tube d'admission de gaz brut 2 débouche de la face frontale inférieure. Ce tube d'admission 2 peut présenter, dans la -zone de son embouchure, des aubages directeurs 3 cintrés pour mettre en tourbillon le gaz brut. La face frontale opposée de la chambre-de tourbillonnement 1 comporte une sortie de gaz épuré 4. Les aubages directeurs 3 imposent au gaz brut affluant par l'entrée 2 un mouvement giratoire, si bien que, de son écoulement suivant maintenant un cours ascendant hélicoïdal de forme rotationnelle, les particules plus lourdes sont jetées par la force centrifuge et dirigées vers la paroi intérieure de la chambre de tourbil lonnement.Dans celle-ci est amené, par des arrivées 5, 6 et 7 qui débouchent tangentiellement à ladite paroi intérieure et sont disposais, obliquement, à l'encontre du tube d' admis- sion de gaz brut, un gaz auxiliaire qui se déplace vers le bas sur une trajectoire hélicordale contre ladite paroi inté rieure et les particules éjectées du courant rotationnel in térieur sont évacuées dans une trémie 9 à travers une fente annulaire 8 qui entoure le tube d'admission de gaz brut 2. Dans les séparateurs à tourbillon précé demment connus, tels-que les représente la figure 1, il était courant que les embouchures des arrivées de gaz auxiliaire 5, 6 et 7 fussent placées sur une piste hélicoidale dans la paroi intérieure de la chambre de tourbillonnement et que les dites arrivées eussent la même pente que cette hélice 10, com me le met particulièrement en évidence la vue déroulée selon la figure 2. En d'autres termes, l'hélice 10 et les arrivées du gaz auxiliaire 5, 6 et 7 formaient un même angle a avec un plan de section fictif 13.Mais, dans une telle disposition, le jet de gaz auxiliaire de l'arrivée supérieure 5 est divisé en deux courants partiels par l'arrivée de dessous 6 et la ma jeure partie de l'écoulement se répand au-dessus de l'hélice il La configuration dudit écoulement est indiquée par les surfa ces hachurées Il et 12. La partie du courant gazeux s'éten dant au-dessus de l'hélice 10 ne participe que dans une faible mesure au processus de séparation, car elle oblique ensuite vers le haut et sort de la chambre de tourbillonnement 1, avec le gaz épuré, par le tube 4. Pour compenser les pertes dues à ce jet défectueux, il faut recourir a une bien plus grande quantité d'air auxiliaire et par conséquent à une pression d'entrée plus élevée, ce qui implique une dépense supplémen taire d'énergie. Comme on le voit d'après la figure 3 les arrivées de gaz auxiliaire en forme de buses 14, 15 et 16 conformes a l'invention sont disposées obliquement par rap port à la ligne hélicoidale de jonction 10 de leurs embouchu res en sorte que leur angle R avec un plan de section 13 de la chambre de tourbillonnement normal à 1' axe soit supérieur à l'angle t qu'elles forment avec ladite ligne hélicoidale de jonction 10. En d'autres -vermes, les arrivées de gaz auxiliaire sont inclinées vers le bas par rapport à la ligne de jonction 10, comme cela apparaît particulièrement bien sur la figure 4. L'angle t peut s'élever jusqu'à 300. Cette inclinaison supplémentaire des arrivées de gaz auxiliaire fait que le gaz débité par elles se propage entièrement au-dessous de la ligne de jonction 10, comme indiqué par les surfaces hachurées 17 et 18. Ce courant gazeux se répand donc dans une enveloppe de gaz auxiliaire continue, dirigée vers le bas et en rotation à l'exclusion certaine de toute dérivation et sortie de jets défectueux. On obtient de la sorte une uniformisation du courant de gaz auxiliaire grâce à laquelle les particules séparées sont amenées plus rapidement à la trémie, ce qui assure une moindre abrasion de la chambre de tourbillonnement. Cette disposition permet d'abaisser jusqu'a' 20 % la quantité de gaz auxiliaire nécessaire, cette quantité réduite étant pleinement utilisée à la séparation. R E Y E N D I C ss T I C .T S 1. Séparateur à tourbillon pour fines particules à extraire de gaz ou de liquides nuni d'une chambre cylindrique de tourbillonnement, d'un tube axial d'admission de gaz brut sur une des faces frontales et d'une sortie axiale de gaz épuré sur l'autre, d'une fente annulaire d'çvacuation des particules séparées qui entoure coaxialement le tube d'admis- sion de gaz brut et, enfin, d'arrivées de gaz auxiliaire en forme de buses disposées sur une ou plusieurs lignes hélicolda- les de jonction, débouchant tangentiellement à la paroi intérieure de la chambre de tourbillonnement et dirigées, obliquement, à l'encontre du courant de gaz brut, séparateur caractérisé par le fait que les arrivées de gaz auxiliaire en forme de buses sont disposées, par rapport à la ligne hélicoldale de jonction de leurs embouchures, sous un angle &gamma; tel que leur angle ss par rapport à un plan de section de la chambre de tourbillonnement normal à l'axe soit supnrieur à l'angle a que ladite ligne hélicoidale de jonction forme avec ce dernier plan. 2. Séparateur à tourbillon selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'angle &gamma; entre les arrivées de gaz auxiliaire et la ligne hélicoïdale de jonction de leurs embouchures est inférieur ou égal à 300.