Brevet FR2347105A1 — publié le 19771104

La présente invention a pour objet la séparation des particules de poids moléculaires différents sous l'effet de la force centrifuge produisant par son intervention une augmentation du champ gravimétrique. Le coefficient maximum de séparation est conditonné par - la vitesse imprimée aux particules, - la forme dJécoulement qui s'installe entre les particules- de différents poids moléculaires mises en mouvement, - l'extraction du composant léger u ; tis séparé, - éventuellement, une excitation sé#éctive permettant au composant léger d'atteindre un certain niveau vibrationnel et faciliter ainsi sa sépara tion, le composant lourd restant imperméable et inerte à cette excitation. La présente invention a pour but de créer les conditions optima pour que le coefficient maximum de séparation soit atteint, et en utilisant le principe du courant parallèle ou cocourant dans un dispositif formé par : 1) Une enceinte thermique formée par un tube à double enveloppe prévue pour la circulation d'un fluide refroidissant ou chauffant. 2) Enceinte fermée aux deux extremités. 3) Ceci permet d'obtenir à l'intérieur du dispositif des conditions de température et de pression voulues. 4) Le dispositif peut recevoir à proximité de sa paroi intérieure une structure de plans inclinés posés concentriquement à l'enveloppe. ~5Y -Un bol central tournant pouvant présenter sur sa paroi extérieure et sur certaines longueurs une structure radiale d'un certain profil et dans les intervalles entre ces structures des fenetres d'absorption. 6) Le bol- lui-mtnte pourra prendre un certain profil. 7) Un système de capteurs ou de collecteurs est posé à l'intérieur du bol, soit fixe, relié à l'enceinte thermique, soit tournant avec le bol et pouvant prendre des profils ou formes différentes. 8) On peut imaginer aussi que le bol soit fixé d'une manière étanche à un tube central pour constituer un tambour pourvu à 1' extérieur de structures radiales et dans les intervalles de fenêtres d'absorptions la dépression maintenue constante par un système de pompage permettant le passage des particules légères à l'intérieur du tambour. Pour faciliter l'absorption des particules légères à proximité de la structure radiale, les fenêtres pourront recevoir des capteurs ou collecteurs extérieurs faisant corps avec le bol. 9) Un système de réchauffage ou de refroidissement peut être éventuellement prévu à l'intérieur du bol. 10) Pour faciliter le montage et l'exécution du dispositif, on peut aussi imaginer des capteurs ou collecteurs posés initialement à l'intérieur du bol, montés à l'extérieur. Ils seront posés à proximité du bol, fixés sur le manteau thermique, à une distance adéquate pour recevoir en continuation de la structure radiale, le flux des particules-légères entraînées et séparées par celle-ci. Dans ce cas, le bol sera fermé et ne comportera plus de fenêtres d'absorption. Le flux gazeux descendant vers le bas du dispositif se trouvera donc devant leur orifice d'absorption et la forte dépression maintenue dans leur intérieur permettra l'évacuation ds produits légers déjà séparés. Ce dispositif permet donc de séparer sous un contrôle rigoureux de la température et de la pression des particules gazeuses introduites sous une certaine pression en leur imprimant une vitesse de rotation suffisante pour que la différence de poids moléculaire puisse opérer la séparation. Ses dimensions ne sont pas limitées, ni en longueur, ni en diamètre, des-moteurs entraînant chaque bol. Un nombre suffisant de paliers guidant les bols permet d'obtenir toute longueur voulue du dispositif. Les particules introduites sous forme gazeuse à une certaine pression dans le haut du séparateur sont entraînées dès leur contact avec la structure radiale et se mettent en mouvement, atteignant une certaine vitesse. Travaillant en co-courant ou courant parallèle, le dispositif fait descendre lentement vers le bas du séparateur les gaz introduits et mis en rotation. En même temps, il s'opère entre les particules légères et lourdes du gaz une séparation qui va en augmentant. En arrivant à la fin du premier secteur de structure radiale, les particules légères sont placées à la proximité de la paroi extérieure du bol, là où des fenêtres sont prévues et où les collecteurs subissant dans leur intérieur une forte dépression captent la quantité de produit léger déjà séparé. Le mtme processus se passe avec les capteurs posés à l'extérieur. Glissant vers le bas du dispositif, le flux gazeux est remis en mouvement par la structure radiale, passe à nouveau devant les capteurs, et ainsi de suite. En arrivant en bas du séparateur, le composant lourd du flux gazeux appauvri en composant léger est évacué. Le composant léger est évacué soit par les capteurs posés à l'extérieur, soit par les capteurs se trouvant fixes ou mobiles à l'intérieur du bol. La structure formée par des plans inclinés peut permettre -le cas échéant, l'évacuation d'une certaine quantité de composant lourd au moment de la séparation. Pour une meilleure compréhension, deux figures sont jointes et elles représentent : Pour la figure n0 1 l'absorption du composant léger par le bol sous les numéros de référence : 1 - Arbre moteur 2 - Arrivée du mélange gazeux 3 - Paliers 4 - Diaphragme pour guider les gaz 5 - Structure radiale (différents profils) 6 - Fenêtre d'absorption des gaz 7 - Plans inclinés ~ 8 - Sortie du composant lourd 9 - Sortie du composant léger 10 - Capteur ou collecteur du composant léger 11 - Bol 12 - Manteau thermique Pour la figure n0 2, l'absorption du composant léger par des capteurs ou collecteurs intérieurs, sous les numéros de référence 1 - Arbre moteur 2 - Arrivée du mélange gazeux 3 - Paliers 4 - Diaphragme pour guider les gaz 5 - Structure radiale (différents profils) 6 - Plans inclinés 7 --Capteurs ou collecteurs du composant léger 8 - Sortie du composant lourd 9 - Sortie du composant léger 10 - Bol 11 - Manteau thermique. RENECATIONS . 1.-Procédé de séparation en co-courant ou courant parallele des particules de poids moléculaire différents caractérisé par le fait qu'on introduit le mélange de particules à séparer dans un espace compris entre une enceinte thermique cylindrique fixe et un rotor,situè au centre de celle-ci,muni alternativement de. structures radiales et de collecteurs-capteurs centripètes tournant à grande vitesse et qui est destiné à mettre en mouvement et à imprimer la vitesse nécessaire à la séparation des particules dont les plus légères longent à une certaine distance le rotor et les plus lourdes longent l'enceinte thermiquewavec évacuation centripète des particules hégires par les dits collecteurs-capteurs soumis à une dépression,les particules lourdes étant extraites par des moyens d'dvacuation centrifuges disposés sur 11 enceinte thermique. 20-.Procédé de séparation selon la revendication 1 caractérisé en ce que les collecteurs-capteurs permettent le changement de phase et on obtient dans ce cas la centrifugation à condensation. 3.-Procédé de séparation selon les revendications 1 et 2,carac péris en ce que les-moyens d'évacuation des particules lourdes sont constitués par des capteurs-collecteurs fixés concentriquement au rotor,ou par la face intérieure du manteau thermique qui intervi=i comme condensateur des particules lourdes ruisselant vers le bas de l'appareil d'ou elles sont extraites par pompage, soit en fin de course dans la partie inférieure de l'appareil sous forme gazeuse. 4.-Procédé de séparation selon les revendications I à 3 caractérisé en ce que le mélange de particules à séparer se trouve dès son introduction sous ltimpulsion des éléments alternants du rotor afin dtatteindre la vitesse de séparation,pour passer ensuite devant les fenetres d'absorption ou le produit enrichi est évacué,chaque ensemble de deux éléments formant une centrifugeuse ,cette alternance nous permet d'obtenir une suite de séparateurs fixés sur le même-arbre moteur, donc une reprise de la séparation devant chaque alternance d'ou un appauvrissement en continu en particules légères. 5.-Dispositif de séparation ,en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'il comporte: - une enceinte thermique cylindrique fixe à double enveloppe fermée aux deux extrêmités comportant des moyens permettant un contrôle rigoureux de la température et de la pression, - un rotor muni alternativement d'éléments destinés à la mise en mouvement des particules,pouvant prendre les formes les plus diverses et le profil le plus adéquat,tambour,nid d'abeilles,brosse,structures radiales,et des éléments pour vus de fenêtres et de collecteurs-capteurs,pour l'évacuation du produit enrichi,rotor tournant à grande vitesse,situé au centre de l'enceinte thermique, - des moyens d'évacuation des particules lourdes, disposés sur l'enceinte thermique. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que les éléments alternants formant la structure tournante peuvent être soit des éléments sép#rés,em- pilés et fixés d'une manière étanche sur l'arbre moteur,ou prendre la forme d'un bol fixé d'une manière étanche sur l'arbre moteur et présentant des secteurs pour la mise en mouv ement des particules alternant avec des intervalles pourvus de fenêtres d'absorption et des collecteurs-capteurs. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revèndications 1 à 6 caractérisé par le fait que l'arbre moteur est creux et comporte à c ertains endroits des ouvertures permettant de communiquer au bol ou aux éléments séparés pourvus de fenêtres d'absorption la dépression necessaire à Igaspiration des parti cules déjà séparés et dont l'évacuation se fait par le même chemin à travers l'âme creux de l'arbre. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait que l'ensemble des parties assurant l'évacuation des produits séparés pourront être équipées de systèmes de chauffage ou de refroidissement permettant le chan gement de phase,chaque alternance d'élémentsformant en ce cas une centrifugeuse à condensation travaillant en régime continu. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait qu'il peut recevoir de l'énergie,soit sous la forme de rayonnements ultra-violets,visible,soit sous toute autre forme,dans le but d'obtenir un certain niveau vibra tionnel permettant d'accélérer sélectivement la séparation des particules. T Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait qu'on peut donner à l'enceinte thermique la longueur et le diamètre voulu,chaque élément tournant(rotor) trouvant sa stabilité dans des paliers fixés à l'intérieur de celle-ci,le diamètre étant limité uniquement par la résistance des matériaux utilisés par rapport à la vitesse périphérique. 110 i)ispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé par le fait que le procédé,moyen ou système d'extraction radiale centrifuge ou centripète des produits sépa res ou enrichis,peut être utilisé dans tout autre système de séparation de particules,paroi tournante ou autre, d'une manière concomitante ou discordante,en phase gazeuse ou en changement de phase,en passage libre ou à travers des barrières. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé par le fait que des gaz inertes pourront être utilisés comme support ou diluant dans certains cas,