Brevet FR2269364A1 — publié le 19751128

La présente invention est relative à un procédé de séparation des particules solides contenues dans un gaz, ainsi qu'à un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé. On a actuellement recours à plusieurs procédés pour effectuer une telle séparation. Un premier de ces procédés fait appel à un filtrage du gaz à épurer, les particules solides étant interceptées par des filtres ou par des chicanes. Malheureusement, on constate de fréquents colmatages de ces organes, contre lesquels les particules solides sont appliquées par la pression du gaz. Un deuxième procédé fait appel à une centrifugation du gaz, qui est introduit à vitesse élevée dans une enceinte cylindrique dtaxe vertical , tangentiellement à la paroi de celle-ci, de façon à former un cyclone dans cette enceinte ; #les particules solides sont projetées contre les parois de 1 t enceinte, dtoù elles tombent par gravité vers la partie inférieure de celle-ci, qui présente généralement la forme d'un entonnoir troncônique ; les gaz épurés, quant à eux , sont recueillis à un niveau inférieur au niveau de leur introduction dans ltenceinte, par une cheminée centrale débouchant sur l'extérieur. Un tel dispositif présente l'avantage de ne se colmater pratiquement jamais, mais il ntest pas d'un emploi universel. Notamment, il ne peut être utilisé avec satisfaction pour là séparation de fibres d'un flux d'air qui les entraine , en vue de leur réutilisation. En effet, du fait que les fibres sont plaquées par la centrifugation contre les parois de l'enceinte, elles ont tendance à rouer sur celles-ci, à5enciiev#trer, et le dispositif délivre en fait des agglomérats de fibres difficilement utilisables, et ceci de façon irrégulière. Un tel dispositif ne peut donc être intégré tel quel dans une chaîne de traitement en continu. On a parfois également recours à des procédés mécaniques de séparation, mais#- l'intéret est la plupart du temps faible. Le but de la présente invention est de remédier à ltensemble de ces inconvénients en proposant un nouveau procédé de séparation et un nouveau dispositif, qui pui.Sxtt notamment donner toute satisfaction dans le cas de la séparation des fibres de llair qui les transporte Faisant appel à une centrifugation par un tourbillon rapide ment amorti , le procédé selon l'invention permet de séparer les fibres de l'air sans pour autant que ces fibres soient roulées contre les parois de ltenceinte à a'l'intérieur de laquelle s'effectue cette centrifugation, et sans qulells s'entremêlent formant des paquets : on peut donc obtenir, par ce procédé, un écoulement continu de fibres libres, que l'on peut par conséquent utiliser immédiatement. En outre, ces fibres sont dépoussiérées du fait que, 1 ' absorp- tion progressive de l'énergie du tourbillon étant provoquée par une fuite continue de l'air à travers les parois de l'enceinte, il est possible de donner aux orifices percés à cet effet dans cette dernière des dimensions et une disposition générale telesque seules les fibres soient retenues à l'intérieur de l'enceinte, les poussières étant- évacuées vers l'extérieur.Aucun colmatage n'est à craindre du fait que les fibres sont entraînées par le tourbillon, et tombent dès que celui-ci les libère, c'est-à-dire au bout de quelques tours puisqu'il est rapidement amorti Enfin, la création d'un deuxième tourbillon3 de même sens que ou premier non le premier/,autour des parois de l'enceinte, à l'extérieur de celleci, qui permet de controler la progressivité de l'absorption de l'énergie du premier tourbillon en contrôlant la diEérence de pression régnant entre l'intérieur et ltextérieur de 1 enceinte, autorise un auto-nettoyage de l'appareil, les fibres susceptibles de passer à travers la paroi de l'enceinte et les poussières étant entraînées par ce tourbillon. Le procédé selon l'invention, pour la séparation de particules contenues dans un gaz, consistant à créer avec le dit gaz chargé de particules un tourbillon descendant dans une enceinte, de façon à projet er les particules contre les parois de celle-ci, est caractérisé en ce que l'on absorbe progressivement l'énergie du tourbillon, au fur-et-à-mesure de sa course, en créant une fuite continue du gaz à travers les parois de l'enceinte, afin de libérer progressivement de la force centrifuge les particules et de permettre leur chute le long des dites parois. Le dispositif selon l'invention, quant à lui, est caractérisé en ce qu'il comprend - une premièr e enceinte délimitée par une paroi perforée d'axe vertical et de section transversale circulaire, - une entrée du gaz chargé de particules dans la dite première enceinte, aménagée à la partie supérieure de celle-ci, tan gentiellement à sa paroi, - une deuxième enceinte, fermée, entourant la dite première enceinte, - une sortie du gaz épuré, aménagée dans la paroi de la dite deuxième enceinte, àla partie inférieure de celle-ci. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif, ainsi qu'aux dessins annexés, qui font partie intégrante de cette description. La figure 1 montre une vue de dessus d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'inventionv couvercle enlevé. La figure 2 montre une vue du même dispositif, en coupe verticale axiale suivant le plan Il-Il de la figure 1. Ces deux figures montrent en l une première enceinte délimitée par une paroi de révolution autour d'un axe vertical et de section transversale circulaire. Dans 1 ' exemple représenté, la paroi de cette enceinte comporte une première partie 3, cylindrique de révolution autour de l'axe 2, et une deuxième partie 4, tronconique mais également de révolution autour de l'axe 2, cette deuxième partie 4 se raccordant en 5 à la partie inférieure de la première, de façon à former endessous de celle-ci un entonnoir convergent vers le bas. Il est à noter que, selon deux autres modes de réalisation non illustrés, c'est l'ensemble de la paroi de l'enceinte l qui pourrait etre cylindrique ou en forme de tronc de cône convergent vers le bas. A sa partie supérieure 6, l'enceinte l est fermée par un couvercle horizontal 7, de préférence non perforé, mais elle est ouverte à sa partie inférieure 8 vers tout dispositif susceptible de recueillir les particules séparées par le dispositif, par exemple les fibres. Selon l'invention, on créé avec le gaz chargé de particules un tourbillon descendant 10 à l'intérieur de l'enceinte telle que I, afin de provoquer un mouvement des dites particules vers la paroi de cette enceinte, et l'on absorbe progressivement l'énergie de ce tourbillon, au fur et à-mesure de sa course, afin de libérer progressivement les particules de la force centrifuge et depermettre leur chute par gravité le long des parois. Cette absorption progressive de 1'énergie du tourbillon 10 est obtenue en créant une fuite continue du gaz à travers ces parois, c'est-à-dire ici à travers la paroi 3 - 4 de l'enceinte 1, qui présente à cet effet des orifices tels que 9 dont la forme, les dimensions et la disposition générale doivent être déterminées par l'homme de l'art en fonction d'un certain nombre de paramètres qui seront évoqués plus loin. Suivant le mode de réalisation préféré illustré ici, le mouvement tourbillonnaire descendant du gaz chargé de particules solides est créé en introduisant de gaz sous pression à la partie supérieure 6 de l'enceinte 1, en 11, tangentiellement à la paroi de cette enceinte et ici sensiblement horizontalement. La sortie des gaz épurés hors de l'enceinte 1 s'effectue par les orifices tels que 9, mais, de préférence, cette sortie n'est pas libre et l'on crée autour de la paroi de l'enceinte 1, à l'extérieur, un deuxième tourbillon 12 qui peut être de même sens que le premier tourbillon 10 ou non : les deux tourbillons sont ici de même sens et descendent dans le sens des aguilles d'une montre (dans le cas de la vue de dessus telle qu'elle apparaît à la figure 1). Dans l'exemple préféré illustré, le deuxième tourbillon 12 est créé avec le gaz épuré lui-même, dont la trajectoire à la sortie de l'enceinte 1 est orientée par une paroi 13, de préférence imperméable, cylindrique de révolution autour du même axe 2 que la paroi de l'enceinte 1. Cette paroi 13 est ici reliée par des parois supérieure 14 et inférieure 15, horizontales, à la paroi latérale de l'enceinte 1, respectivement au niveau de sa partie supérieure 6 et de sa partie inférieure 8. Ainsi, ces parois 13, 14, 15 et la paroi de l'enceinte 1 définissent autour de celle-ci une deuxième enceinte fermée 16 dans laquelle évolue, sous forme de tourbillon 12, le gaz épuré, éventuellement porteur d'un reste de particules solides qui n'a pas été retenu par les parois de l'enceinte 1, et de poussières. Il faut signaler l'importance que présente la distance radiale séparant la paroi perforée de l'enceinte l, surtout au niveau de sa partie cylindrique 3, et la paroi cylindrique 13 de la deuxième enceinte 16 : cette distance doit en effet être telle que le gaz issu des orifices tels que 9 s'écoule régulièrement entre ces deux parois, et ceci sans perturber l'écoulement du gaz à épurer à l'intérieur de l'enceinte 1, c'est-à-dire qu'il y ait formation d'un matelas de gaz s'écoulant en continu. Le calcul des rayons respectifs des deux enceintes a pour but d'obtenir, en jouant sur la proximité de ces parois, ici dégressive suivant la direction générale des deux tourbillons, un matelas d'air qui, à la fois, aborbe les fuites d'air à travers la paroi de la première enceinte 1 et créé dans cette dernière, au niveau de ses parois,un flottement des particules, recherché selon l'in- vention pour permettre leur chute par gravité, et l'auto-nettoyage de la première enceinte 1. Selon le mode de réalisation préféré illustré, la formation du tourbillon 12 entre les deux parois cylindriques est favorisée par la présence d'un ventilateur aspirant 18 sur la canalisation de sortie 17 de la deuxième enceinte 16, canalisation qui débouche ici à la partie inférieure de celle-ci, tangentiellement à sa pa roi 13. Ce ventilateur aspirant 18, qui pourrait d'ailleurs être remplacé par tout dispositif créant une dépression à la sor#tie 17 de l'enceinte 16, présente également l'intérêt d'attirer vers l'ex- térieur des particules solides qui n'auraient pas été retenues par les parois de l'enceinte 1 et qui se seraient déposées par exemple sur-le fond 15 de la deuxième enceinte 16. Naturellement, le procédé selon l'invention est susceptible de nombreuses variantes ne sortant pas de l'esprit de celle-ci, et sa mise en oeuvre ne saurait etre limitée au dispositif décrit ici à titre d'exemple. Les dimenssns et les formes des différents éléments d'un tel dispositif sont d'ailleurs elles-mêmes fonction de nombreux paramètres, parmi lesquels on peut citer le débit à traiter et la densité des particules solides, en fonction desquels l'homme de l'art déterminera le diamètre des orifices tels que 9 de la paroi i la première enceinte 1, les cotes des deux enceintes 1 et 16, et les vitesses d'entrée et de sorti e du gaz. Par exemple, dans le cas d'un air chargé d#é#pe de lin de poussière, de paillettes, etc..., les valeurs ont été les suivantes Débit d'entrée : l8.OOO m3 par heure Vitesse d'entrée : 20 m par seconde Vitesse à travers les orifices tels que 9-: 1 m par seconde Vitesse de sortie : 30 m par seconde Débit de sortie : 20.000 m3 par heure Hauteur des deux enceintes : 2 m Diamètre de la première enceinte :2 m 25 Diamètre de la deuxième enceinte :2 m 40 Des essais ont montré que, dans ces conditions, le débit de l'air à l'intérieur de la première enceinte 1, qui était de 18.000 m3par heure à l'entrée, était de 15.000 t3par heure après un tour, et de O à la partie inférieure 8 de l'enceinte 1, la dépression à l'intérieur de la deuxième enceinte 16 par rapport à l'intérieur de la première enceinte 1 croissant constamment vers le bas. Naturellement, ces chiffres sont donnés à titre purement indicatif. REVENDICATIONS 1) Procédé de séparation de particules solides contenues dans un gaz, consistant à créer avec le dit gaz chargé de particules un tourbillon descendant dans une enceinte, de façon à projeter les particules contre les parois de celle-ci, caractérisé en ce que l'on absorbe progressivement 1 ' énergie du tourbillon, au fur et à mesure de sa course, en créant une fuite continue du gaz à travers les parois de ltenceinte, afin de libérer progressivement de la force centrifuge les particules et de permettre leur chute le long des dites parois. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on créé autour de la dite paroi, à l'extérieur, un matelas de gaz sous la forme d'un deuxième tourbillon. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé dents, caractérisé en ce que l'on crée le dit deuxième tourbillon au moyen du gaz épuré, en orientant celui-ci à sa sortie de l'enceinte. 4) Dispositif pour la sépration de particules solides contenues dans un gaz sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend r -une première enceinte délimitée par une paroi perforée d'axe vertical et de section transversale circulaire, - une entrée du gaz chargé de particules dans la dite première enceinte, aménagée à la partie supérieure de celle-ci, tangentiellement à sa paroi, - une deuxième enceinte, fermée, entourant la dite première enceinte, - une sortie du gaz épuré, aménagée dans la paroi de la dite deuxième enceinte, à la partie inférieure de celle-ci. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première enceinte est cylindrique au moins à sa partie supérieure, où débouche ltentrée du gaz. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la première enceinte est troncônique au moins à sa partie inférieure de façon à former entonnoir. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la deuxième enceinte est délimitée par une paroi de révolution autour du même axe que la paroi perforée de la première enceinte, et en ce que la distance radiale séparant ces deux parois est telle que la formation d'un premier tourbillon de gaz chargé à l'intérieur de la première enceinte, provoquée par l'arrivée tangentielle du gaz dans celle-ci, et la fuite de gaz épuré à travers la paroi de la dite première enceinte provoquent, entre les dites parois, la formation d'un matelas de gaz sous la forme dtun deuxième tourbillon absorbant la dite fuite et créant dans la première enceinte un flottement ds particules, la sortie du gaz épuré étant alors tangentielle à la paroi de la deuxième enceinte. 8) Dispositif selon l'une quelconque is revendications 4 à 7, caractérisé en ce que des moyens d'aspiration sont disposés à la sortie du gaz épuré.