Brevet FR2317967A1 — publié le 19770211

La présento invention a pour objet la séparation sous l'effet de la force contrifuge, principalement à l'état gazeux, de particoules de poids moléculaires différents. La force centifuge offre la possibilité d'augmenter le champ gravinétrique et par ce moyon de séparer ces molécules. La coefficient de séparation maximum varieselon la quatrième naissance de la vitesse périphérique et avec la longueur de l'appareil de séparation. Il varie aussi selon la fagon dont les molécules circulent à l'intérieur de l'appareil. la t-'sente invention a pour but d'améliorer ces facteurs et pour cela on a z3loine un dispositif comprenant s 1) un inanteau tubulaire vertical fire doubel enveloppe nor- mant manteau thermique, grâce, par exemple, à la circulation d'un fluide zuxiliaire, fermó aux deux extrêmités et permettant ainsi an contrôle facile des pressions et des températures régnant à l'intérieur, à sa proximité. 2) Un mécanisme central en mouvement tournant à très grande vitesse, ayant par exemple la forme d'une structure radiale très résistante à la force centrifuge et pouvant être monté sur un arbre percé de canaux à l'intérieur desquels on peut faire circuler un fluide auilu'ire afin de contrôler la température. 3) Des collectours d'extraction posés perpendiculairement à l'axe et ermettant l'évacuation des gaz enrichis. 4) Eventuellement, un système de grilles, barreaux on formes alvéolaires, placé concentriquement à l'axe et destiné à empêcher les gaz séparés l'ayant travorsé de revenir se mélanger à ceux restés dans la partie centrale. 5) Eventuellement, un système de profils détournant les gaz enrichis en produits lourds pour faciliter leur e-traction, placé le long des grilles ou du manteau thermique. On réalise ainsi, grâce à ces dispositions, un ensemble entraînant on rotation dans une chambre fixe les gaz à séparer tout en contrôlant parfaitement leur pression et leur température en cheque endroit, et de plus, les dimensions de ce séparateur ne sont mas limitées en ce qui concerne son diamètre, ni surtout sa Ion- gueur, puisqu'il suffit de prévoir un nombre suffisant de prliers de guidage de la partie centrale tournante, ces paliers étant fixés sur le manteau externe a des intervalles adéquats. Le contrôle de température facilite l'établissement, entre la structure radiale tournante et le manteau extérieur, de contrecourant augmentant le rendement de l'appareil. Les gaz introduits en bas de l'appareil sont happés par la structure tournante et montent vers le haut ; on peut créer le long de la paroi du manteau, grâce a un gradiant thermique, un courant glissant vers le bas du séparateur afin de recycler à nouveau tout ou partie de ces gan et faciliter ainsi leur séparation. Dans une variante de l'invention, on peut aussi utiliser le manteau thermique comme refroidisseur, afin d'obtenir la conden station dune partie de la masse gazeuse lourde qui ruisselle alors vers le bas du séparateur où elle est extraite ou recyclée. On est maître de la cuantité de gaz condensé grince à la rngula- tion de la température et de la pression. Lesgaz légers poussés vers le haut par l'introduction à la base de gaz nouveaux peuvent être extraits par 1 ' l'extrêmité des collecteurs placés à cet effet, puis recyclés sur d'autres étages ou éva- cuvés. L'emploi des grilles, barreaux ou alvéoles invoque plus haut permet éventuelleraent d'isoler le courant descendant et d'éviter qu'il soit repris par les mouvements tourbillonnaires pouvant ré zoner à l'intérieur, si la -pression est suffisante pour cela. L'invention correspond donc aux unes ou au autres de ces dis- positions et vise plus particulièrement et ce à titre de produits industriels nouveaux les systèmes du genre en question comportant application de ces mimes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur etablissement et les ensembles pouvant comprendre ou utiliser de semblables systèmes. L'invention sera mieur comprise grâce au dessin et description ci-après couvrant des réalisations particulières et préférentiel- les données a' titre indicatif. La figure représente un tronçon de séparateur conforme à l'in Invention et les diffrents repères de cette figure permettent de situer les éléments suivants s 1) réservoir des matières gazeuses à séparer 2) structure radiale 3) 12) arbre moteur 4) face interne du manteau thermique 4 bis) face externe du manteau thermique 5) système de grilles 5) collecteur de transfert 7) chambre d'extraction des gaz légers 8) collecteur pour l'extraction du produit léger 9) paliers & éventuellement moteur 10) conduite pour l'extraction du produit lourd 11) collecteur du produit lourd 13) obturateur du collecteur des gaz légers faisant office de support de palier. On voit l'amorce du tronçon suivant et l'appareil peut en com- porter un grand nombre. Le rotor en plusieurs parties peut être entraîné par un seul moteur ou, au contraire, en avoir plusieurs au niveau des paliers. Les flèches indiquent le mouvement des gaz, les plus lourds se concentrent vers la périphérie. À l'intérieur du manteau thermique 4-4 bis, on fait circuler un fluide dont la température est-::contrôîée et peut varier avec un gradiant connu dans le sens vertical. Comme il va de soi et conme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisages, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS l) Dispositif permettant la séparation sous l'effet de la force centrifuge d'un suèlange de deux corps de poids moléculaire diffé- rent opérant de préférence a l'état gazeux, caractérisé par le fait qutil est constitué par un manteau tubulaire vertical- fixe à l'intérieur duquel un mécanisme central tourne à très grande vi teste 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le manteau formant enceinte est fermé à ses deux extrémités et possède une double paroi étanche dans laquelle on dispose un moyen de réglage de la température du processus de séparation. 3) Dispositif selon revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait que le mécanisme central de mouvement a une structure radiale d'un profil déterminé pour imprimer aux gaz des mouvements suivant un ou plusieurs vecteurs. 43 Dispositif selon revendication 2 ou 3 caractérisé par le fait que l'on peut établir un gradiant de température entre le manteau thermique et le mécanisme tournant par contrôle de la température de ce dernier grâce à des moyens de réglage introduits à l'intérieur de l'axe. 5) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que l'on place um système de grilles, barreaux ou formes alvéolaires entre le manteau externe et le mécanisme central pour éviter que se remélangent les particules déjà séparées. ) Dispositif selon lune des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait qu'on utilise des collecteurs dtextractxón pour la remise en oeuvre des gaz enrichis sur d'autres étages et former ainsi le processus dit des cascades. 7j Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé par le fait qu'on utilise le manteau thermique à'double paroi comme refroidisseur afin de condenser les gaz lourds. 8) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 caractéri- sé par le fait que le mécanisme tournant est subdivisé en plusieurs tronçons séparés par des paliers maintenus dans le manteau externe qui peut ainsi avoir une grande longueur. 9) Dispositif selon revendication 8 caractérisé par le fait rue le mécanisme central -eut comporter plusieurs moteurs situés @ des distances adéquates et participant tous à son entraînement 10) D spositif selon l'une des revendications 1 à 9 caractèri- se or le fait Ce comporter, soit le long du manteau, soit le long des grilles, barreaux ou alvéoles, des dispositifs profilés permettant d'accélérer l'extraction des particules lourdes.