Brevet FR2286671A1 — publié le 19760430

La présente invention se réfère aux séparateurs dans lesquels des fractions lourdes, solides ou fluides, sont séparées d'un fluide plus léger par l'effet de la force centrifuge. Ces appareils se réalisent sous forme statique ou mobile. Le séparateur centrifuge statique classique est constitué par ce qu'on appelle le "cyclone" et quton utilise couramment pour séparer des poussières à partir d'un courant gazeux, mais qui, moyennant certaines adaptations, peut également assurer tout autre genre de séparation à partir d'un fluide porteur quelconque (gaz ou liquide). Le cyclone comporte toutefois de nombreux inconvénients pratiques. Il est extremement volumineux, et par conséquent encombrant et coûteux. Son fonctionnement exige une importante consommation de puissance car il faut y injecter le fluide à traiter sous une très grande vitesse et lténergie qu'on lui confère est pratiquement perdue ou ne peut etre récupérée qukn très faible proportion au prix de dispositifs accessoires compliqués et onéreux. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et à permettre de réaliser un séparateur centrifuge de construction très simple, peu encombrant, de faible prix de revient et qui ne consomme qu'une puissance très réduite. Le séparateur suivant l'invention comprend essentiellement une canalisation coudée pourvue intérieurement de cloisons longitudinales successives, centrées sur l'axe moyen de courbure de la canalisation, qui divisent le passage d'écoulement du fluide en plusieurs canaux élémentaires co-axiaux de faible épaisseur radiale, des moyens étant prévus dans chaque canal élémentaire pour recueillir les particules lourdes, ou respectivement légères, entrainées par le fluide et que la force centrifuge a concentrées contre la paroi du canal la plus éloignée de l'axe de courbure, ou respectivement la plus rapprochée de celui-ci. Dans une forme d'exécution préférée l'on prévoit au voisinage de l'extrémité aval de la partie incurvée de chaque canal élémentaire et contre la cloison qui délimite le canal considéré à l'op- posé de l'axe de courbure, ou respectivement vers celui-ci, une cloison auxiliaire dont le bord amont détermine avec la cloison principale précitée une entrée en forme de fente débouchant dans l'espace situé entre cette cloison principale et la cloison auxiliaire, lequel espace débouche à son tour dans une chambre collectrice inférieure située à l'extérieur de la canalisation, la cloison auxiliaire se raccordant avec la cloison principale adjacente précitée de manière à déterminer avec la cloison principale en vis à vis un passage divergent propre à etre traversé par le fluide épuré. Pour éviter que les particules séparées qui arrivent à l'es- pace collecteur ne rebondissent intempestivement en dehors de celui-ci, on prévoit préférablement de disposer dans cet espace des ailettes inclinées en direction de la chambre collectrice. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est une vue en plan avec coupe partielle d'une première forme d'exécution d'un séparateur suivant l'invention. Fig. 2 est une coupe suivant II-II (fig. 1). Fig. 3 est une vue en perspective avec coupes et arra chements, montrant vue de l'amont l'entrée d'un espace de prélèvement aboutissant à la chambre collectrice inférieure. Fig. 4 et 5 sont deux coupes horizontales schématiques indiquant deux variantes de réalisation de l'invention. Fig. 6 montre un séparateur prévu pour particules légères. En fig. 1 on a représenté deux parties rectilignes 1 et 2 d'une canalisation, réunies l'une à l'autre par un coude 3 qui, dans l'exemple représenté, s'étend sur environ 1350. La section de la canalisation est supposée rectangulaire, ce qui, sans etre obliga toire, semble préférable en pratique. Le coude 3 renferme deux cloisons intérieures 4 et 5, concentriques à l'axe de courbure du coude et équidistantes les unes des autres, qui divisent ainsi le passage intérieur dudit coude en trois canaux élémentaires 6, 7 et 8. On notera que le coude 3 comporte vers l'aval un prolongement rectiligne 3a à l'intérieur duquel les cloisons 4 et 5 se prolon gent elles-mbemes sous forme également rectiligne de manière à mé nager une largeur régulière aux trois canaux 6, 7 et 8. A ltextrémité de la partie recourbée de chaque canal tel que 7, par exemple, est disposée une colonnette ronde 9, éventuellement tubulaire, orientée verticalement c'est-à-dire parallèlement aux cloisons dans un plan transversal à la canalisation, cette colon nette étant disposée au voisinage de la paroi (cloison 5) du canal 7 la plus éloignée de l'axe de courbure, de manière à ménager une fente 10 entre elle#meAme et cette paroi ou cloison.A cette colon nette se raccorde une cloison auxiliaire 11 orientée vers l'aval avec un faible angle 30 35 0 à la cloison adjacente 5 substantiellement à l'extrémité aval de celle-ci en délimitant ainsi avec elle un espace triangulaire 12 (fig. 2), ou espace de prélèvement,- au droit duquel la paroi inférieure du corde est ouverte, ltouverture ainsi réalisée débouchant dans une chambre collectrice ou trémie 13 prévue sous le coude 3. Dans ltexemple représenté l'ouverture en question est pourvue d'une grille 14. La chambre ou trémie 13 est préférablement commune aux trois espaces collecteurs qui correspondent respectivement aux trois canaux 6, 7 et 8. L'espace 12 renferme une série d'ailettes 15 superposées qui s'étendent en direction du bas à partir de la colonnette 9 et de la fente 10, comme montré en fig. 3. Si l'on suppose que le fluide à traiter est constitué par un gaz renfermant des particules solides en suspension, on comprend que son écoulement va se réparti##r dans les trois canaux 6, 7 et 8. En raison de la faible largeur de ceux-ci les phénomènes de turbulence dûs au passage du trajet rectiligne au trajet incurvé seront relativement peu importants dans chaque canal. Dans ces conditions la force centrifuge pourra agir efficacement pour concentrer les particules vers l'extérieur du canal considéré, ctest-à-dire contre la cloison 5 pour le canal 7. Du fait de leur énergie cinétique ces particules vont donc traverser la fente 10 et parvenir à l'es- pace 12 dans lequel elles frapperont les ailettes 15 qui les renverront vers le bas, c'est-à-dire dans la chambre ou trémie 13. Ainsi les tourbillons qui peuvent apparaître dans l'espace 12 ne risquent pas de renvoyer ces particules dans la canalisation. Bien entendu la ou les trémies 13 comportent les dispositifs habituels de vidange par écluse ou autrement. L'appareil de fig. 1 peut, suivant les cas, fonctionner comme séparateur unique, par exemple pour épurer un courant gazeux, -ou comme pré-séparateur en vue d'éliminer de ce courant une fraction importante des poussières qu'il renferme et d'alléger ainsi le travail d'un dépoussiéreur électrostatique subséquent. Fig. 4 montre une variante dans laquelle le coude à 1350 de fig. 1 a été divisé en trois parties comportant chacune trois canaux élémentaires. En-d'autres termes, dans le cas de canalisations de grande largeur, plutt que de multiplier le nombre de cloisons séparatrices telles que 4 et 5, ce qui comporterait l'inconvénient que les canaux extrêmes seraient de longueurs par trop inégales et pourraient se comporter de façons exagérément différentes, on a pré féré utiliser trois agencements tels que celui de fig. I, montés en parallèle entre les parties 1 et 2 de la canalisation.Bien entendu cela ne signifie nullement que dans la disposition de fig. I le nombre des cloisons doit etre limité à deux et celui des canaux à trois ; bien au contraire du point de vue théorique l'on aurait avantage à prévoir, pour une même largeur, un nombre de cloisons et de canaux aussi grand que possible afin que dans chaque canal l'étroitesse de la section d'écoulement s'oppose autant que faire se peut à la formation de tourbillons gênants. Fig. 5 fait bien comprendre que l'angle du coude peut varier aussi bien avec la disposition de fig. 1 qu'avec celle de fig. 4. Dans la description ci-dessus en référence à fig. 1 à 5 on a supposé que le séparateur était destiné à séparer du fluide des particules plus lourdes que lui, telles que des poussières dans un gaz porteur. Mais il peut arriver qu'on désire au contraire séparer dans un fluide des particules légères, telles que des corps flottants, des gouttelettes d'un liquide de moindre densité (huile dans l'eau), etc... En pareil cas l'on peut simplement inverser la disposition représentée en fig. 1, comme illustré en fig. 6 dans laquelle on a utilisé les mêmes références pour désigner les mêmes pièces.La disposition de cette fig. 6 ne diffère finalement de celle de fig. 1 qu'en ce que la colonnette 9 est située dans chaque canal près de la paroi la plus rapprochée du centre, tandis que c'est à cette paroi que vient se raccorder la cloison auxiliaire 11. On conçoit que le fonctionnement reste identiquement le même à ceci près que ce sont les particules les plus légères qui pénètrent dans l'espace de prélèvement 12. Il va sans dire que dans le cas d'un fluide renfermant simultanément des particules lourdes et des particules légères on pourrait combiner les dispositions de fig. I et 6 en associant à chaque canal deux cloisons obliques Il opposées avec deux colonnettes 9 et deux espaces de prélèvement 12 aboutissant à deux chambres collectries 13 séparées. Il peut être avantageux de profiler les bords d'attaque des cloison telles que 4 et 5. ll doit tailleurs être entendu que la description qui précède n'a été zonée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le do..a de IL invention dont ne sortirait pas en remplaçant les détails d exécution décrits par tous autres équivalents. On comprend notam#-#rit que le fluide traité peut être un liquide aussi bien qu'un gaz et que les particules à séparer peuvent elles-mêmes se présenter sous forme liquide (gouttelettes). REVENDICATIONS 1. Séparateur centrifuge, comportant une canalisation coudée disposée suivant un plan moyen et pourvue intérieurement de cloisons longitudinales successives, centrées sur l'axe moyen de courbure de la canalisation, ces cloisons divisant le passage d'écoulement du fluide en plusieurs canaux élémentaires co-axiaux de faible épaisseur radiale, caractérisé en ce qu' cette canalisation sont combinés des moyens prévus dans chaque canal élémentaire pour recueillir les particules lourdes, ou respectivement légères, entraînées par le fluide et que la force centrifuge a concentrées contre la paroi du canal la plus éloignée de l'axe de courbure, ourespectivement la plus rapprochée de celui-ci. 2. Séparateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour recueillir les particules lourdes, ou respectivement légères, dans chaque canal comprennent au voisinage de l'extré- mité aval de la partie incurvée du canal considéré et contre la cloison qui délimite ce canal à l'opposé de l'axe de courbure, ou respectivement vers celui-ci, une cloison auxiliaire dont le bord amont détermine avec la cloison principale précitée une entrée en forme de fente débouchant dans l'espace situé entre cette cloison principale et la cloison auxiliaire, lequel espace débouche à son tour dans une chambre collectrice inférieure située à l'extérieur de la canalisation, la cloison auxiliaire se raccordant avec la cloison principale adjacente précitée de manière à déterminer avec la cloison principale en vis à vis un passage divergent propre à être traversé par le fluide épuré. 3. Séparateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des espaces collecteurs associés aux divers canaux renferme des ailettes inclinées propres à renvoyer vers le bas les particules qui les frappent en provenant de la fente. 4. Séparateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu une chambre collectrice commune pour les divers canaux. Séparateur suivant la revendication 2, notamment pour cana lisations de grande largeur, caractérisé en ce que le coude est divisé en plusieurs parties dans le sens radial, chaque partie étant agencée de façon individuelle a la façon définie dans la revendication 2 précitée.