Brevet FR2347082A1 — publié le 19771104

La présente invention concerne les séparateurs permettant de séparer les particules, les brouillards, etc, d'un gaz, a l'aide de la force centrifuge, et plus particulièrement un séparateur de ce type qui est particulièrement utile comme dispositif d'elimination de la neige et qui permet d'introduire de l'air de refroidissement dans les appareils électriques des trains qui circulent dans une région ot il se produit des chutes de neige. Un type de dispositif qui permet de séparer les particules solides d'un gaz a l'aide de la force centrifuge est décrit dans une revue bi-mensuelle américaine intitulée "Machine Design", publiée le 14 juin 1973, qui décrit, page 63, un filtre a cyclone pour séparer les particules de poussière de l'air Le filtre à cyclone qui est décrit dans cette revue comprend un passage incurvé en forme de demi-cercle, un conduit de sortie d'air et un passage de poussière dans lequel le passage incurvé vient bifurquer à son extrémité aval, et un déflecteur qui est monté dans l'entrée du passage de poussière.La poussière qui est contenue dans l'air est projetée, pendant qu'elle passe dans le passage incurvé, contre la surface intérieure de la partie de paroi extérieure du passage incurvé , par l'action de la force centrifuge, de façon à former une couche de poussière qui est raclée par le déflecteur et amenée dans le passage de poussière. Ce dispositif présente l'inconvénient qu'il est difficile de bien éliminer la poussière de l'air, aussi une partie des particules de poussière sort-elle par le conduit de sortie d'air. -#En conséquence, un objet de cette invention est de procurer un séparateur de construction simple qui surmonte l'inconvénient susmentionné de la technique antérieure et qui est capable de bien séparer d'un gaz non seulement les particules solides mais aussi les brouillards composés de particules d'humidité. Un autre objet de l'invention est de procurer un dispositif d'élimination de neige qui est capable d'introduire de l'air de refroidissement propre dans les appareils électriques des trains par exemple, en éliminant les flocons de neige et les gouttes de pluie de l'air qui en contient. Le séparateur selon la présente invention comprend un conduit d'aspiration incurvé qui est conçu pour projeter sur un de ses côtés, à l'aide de la force centrifuge, les particules ou les brouillards qui sont contenus dans un gaz, un conduit d'aspiration principal qui est relié à l'extrémité aval du conduit d'aspiration incurvé, un conduit d'aspiration de particules qui part du conduit d'aspiration principal au niveau de l'extrémité aval du conduit d'aspiration incurvé, un éjecteur qui sert àévacuer les particules et similaires qui ont été aspirées dans le conduit d'aspiration de particules ; et un moyen qui alimente l'éjecteur avec une partie du gaz qui a été débarrassé des particules et similaires et qui a été amené dans le conduit d'aspiration principal, de telle manière que la partie du gaz détournée de cette façon peut être utilisée comme courants de gaz d'entrainement dans l'éjecteur. Ce séparateur comporte un certain nombre de caractéristiques de construction qui permettent d'exécuter avec un rendement accru la séparation des particules et similaires d'un gaz, et qui permettent de réduire le nombre de soufflantes qui sont nécessaires pour exécuter une opération de séparation. Sur les planches de dessins annexées la figure 1 est une vue en coupe d'un séparateur selon une forme de réalisation de cette invention la figure 2 est une vue en coupe d'un séparateur selon une autre forme de réalisation de cette invention la figure 3 est une vue en coupe, à échelle agrandie, représentant les parties essentielles de la forme de réalisation de la figure 2 la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 3 la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 3 ; et la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 3. La figure 1 représente une forme de réalisation de l'invention dans laquelle le dispositif d'élimination de neige conforme à l'invention est désigné dans son ensemble par le repère numérique 10 et est fixé à la paroi latérale 11 d'une voiture. Le dispositif 10 d'élimination de neige comprend un conduit d'aspiration incurvé 13, en forme de demi-cercle, qui est monté en aval d'une grille 12 d'admission d'air encastrée dans la paroi latérale 11, et un conduit d'aspiration principal 14 qui est contigu au conduit d'aspiration incurvé 13 à l'extrémité aval de ce dernier. Dans le conduit d'aspiration principal 14 est montée une soufflante 16 qui est conçue pour être entraînée par un moteur 15 pour aspirer l'air à travers la grille 12, le conduit d'aspiration incurvé 13 et le conduit d'aspiration principal 14 pour que l'air soit délivré, par un conduit de sortie 17 qui est relie à l'extrémité aval de la soufflante 16, à un appareil électrique (non représenté) qui est monté sous le plancher de la voiture. Le conduit d'aspiration incurvé 13 a une section droite transversale sensiblement rectangulaire et comprend une paroi extériEure 18 à grand rayon de courbure, une paroi intérieure 19 rayon de courbure, une paroi intérieure 19 à rayon de courbure plus petit , et des parois latérales 20 reliant entre elles les parois extérieure et intérieure 18 et 19. Un conduit 21 d'aspiration de neige part du conduit d'aspiration incurvé 13 au niveau de sa paroi extérieure 18 et au voisinage de l'extrémité aval du conduit d'aspiration incurvé 13. Un éjecteur 22 et un diffuseur 23 qui sont disposés sensiblement en ligne droite sont contigus au conduit 21 d'aspiration de neige à l'extrémité aval de ce dernier. L'éjecteur 22 comprend une partie cylindrique intérieure ou conduit d'évacuation 24 qui communique avec le conduit 21 d'aspiration de neige, et une partie cylindrique extérieure 26 qui délimite une chambre 25 autour du conduit d'évacuation 24, la partie cylindrique extérieure 26 communiquant avec une gorge 27 du diffuseur 23 dans une partie située un peu en aval de la sortie du conduit d'évacuation 24 de façon à former une tuyère d'éjection 28. Le conduit de sortie 17 qui est relié à l'extrémité aval de la soufflante 16 est maintenu en communication avec la partie cylindrique extérieure de l'éjecteur 22 par un conduit de communication 29, si bien qu'une partie de l'air qui passe dans le conduit de sortie 17 peut alimenter la chambre 25. Dans le conduit de communication 25#est monté un régulateur 30 qui est destiné à régler la quantité d'air qui va du conduit de sortie 17 à la chambre 25 de l'éjecteur 22 par le conduit de communication 29. Dans le dispositif 10 d'élimination de neige qui est construit comme ci-dessus,l'air contenant des flocons de neige et des gouttes de pluie est aspiré à travers la grille 12 dans le conduit d'aspiration incurvé 13 par l'action de la soufflante 16. Pendant qu'il passe dans le conduit d'aspiration incurvé 13, l'air contenant les flocons de neige et les gouttes de pluie est soumis à l'action d'une force centrifuge, si bien que les flocons de neige et les gouttes de pluie sont dirigés vers la paroi extérieure 18 du conduit d'aspiration incurvé 13. Ainsi, les flocons de neige et les gouttes de pluie sont aspirés dans la direction de la flèche A dans le conduit 21 d'aspiration de neige, en compagnie d'une petite quantité d'air.Cependant, l'air dépourvu de flocons de neige et de gouttes de pluie se dirige, suivant la flèche B, dans le conduit d'aspiration principal 14, duquel il est aspiré dans la soufflante 16. L'air qui est aspiré de cette façon dans la soufflante 16 est envoyé, comme l'indique la flèche C, par le conduit de sortie 17, à l'appareil électrique qui est monté sous le plancher de la voiture. Les flocons de neige et les gouttes de pluie qui sont aspirés dans le conduit 21 d'aspiration de neige, en compagnie d'une petite quantité d'air , sont envoyés dans le diffuseur 23 par l'éjecteur 22 de façon à être rejetés dans l'atmosphère extérieure à la voiture, d'une manière qui va être décrite. Une partie de l'air qui passe dans le conduit de sortie 17 passe, comme l'indique la flèche D, dans le conduit de communication 29, qui part du conduit de sortie 17, et est envoyée dans la chambre 25 de l'éjecteur 22 pour y servir de courants d'air d'entrainement. Après avoir été temporairement transformé en pression statique dans la chambre 25, l'air est éjecté à grande vitesse, comme l'indique la flèche E, sous la forme de courants d'air à distribution de vitesse uniforme, depuis le pourtour extérieur du conduit d'évacuation 24 et par la tuyère 28 vers le diffuseur 23. Lorsque les courants d'air d'entraînement sont éjectés à grande vitesse par la tuyère 28, un vide se crée au voisinage de la sortie du conduit d'évacuation 24 sous l'effet des courants d'air qui circulent en courants parallèles.Il en résulte que les flocons de neige et les gouttes de pluie qui se#trouvent dans le conduit d'évacuation 24 sont aspirés, comme l'indique la flèche F, si bien que ces flocons de neige et ces gouttes de pluie longent la ligne centrale du conduit d'évacuation 24 et vont dans le diffuseur 23 d'une manière telle qu'ils sont enveloppés par les courants d'air d'entraînement qui sortent de la chambre 25. Les flocons de neige et les gouttes de pluie qui sont enveloppés de cette façon par les courants d'air d'entraînement sortent dans l'atmosphère extérieure à la voiture par le diffuseur 23. Cela a pour effet d'empêcher le dépôt de flocons de neige et de gouttes de pluies gelés sur la surface de paroi intérieure du diffuseur 23 ou sur d'autres parties. Le rendement de l'éjecteur 22 dans l'évacuation des flocons de neige et des gouttes de pluie dépend de la quantité d'air qui est en#oyéepar le conduit de communication 29 dans la chambre 25 pour y servir de courants d'entraînement. Plus la quantité d'air d'entraînement est grande, meilleur est le rendement de l'éjecteur 22 dans l'évacuation des flocons# de neige et des gouttes de pluie. Cependant, une augmentation de la quantité des courants d'air d'entraînement qui sont envoyés dans la chambre 25 par le conduit de communication 29 provoque une diminution de la quantité d'air qui alimente l'appareil électrique installé sous le plancher de la voiture, dans la mesure ot les caractéristiques de la soufflante 16 sont inchangées. Par suite, l'appareil électrique ne sera pas assez refroidi pour empêcher une surchauffe. La quantité d'air qui passe dans le conduit de communication 29 et entre dans la chambre 25 peut également varier en fonction de la résistance qui est offerte par l'appareil électrique à l'écoulement du courant d'air. Ainsi, en ouvrant ou fermant au préalable, de manière appropriée, le régulateur 30, en fonction du degré de résistance offert au passage de l'air de refroidissement par l'appareil électrique particulier auquel le dispositif 10 d'élimination de neige est destiné, il est possible de régler à la valeur optimale la quantité d'air qui doit être dirigée vers le conduit de communication 29. On va maintenant décrire, en se reportant aux figures 2 à 6, une autre forme de réalisation de l'invention. Sur ces figures, les mêmes reperdes numériques que sur la figure 1 désignent les mêmes pièces ou des pièces équivalentes. Dans un souci de concision, on ne reprendra donc pas la description détaillée de ces pièces. Le dispositif 40 d'élimination de neige comprend une plaque de guidage 41 qui est fixée par l'une de ses extrémités à la paroi intérieure 19 du conduit d'aspiration incurvé 13 de façon à guider les flocons de neige et les gouttes de pluie qui passent dans le conduit d'aspiration incurvé 13 et à les diriger vers sa paroi extérieure 18, des chicanes de guidage 42 qui sont montées sur les parois latérales 20 du conduit d'aspiration incurvé 13, un passage de guidage 43 qui part du conduit d'aspiration principal 14 au voisinage de son extrémité amont et qui est relié au conduit 21 d'aspiration de neige, une chicane 44 qui est montée sur le fond du conduit d'aspiration principal 14 et qui est disposée dans une position située un peu en aval de la jonction du conduit d'aspiration principal 14 et du passage de guidage 43, et un filtre 45 qui est monté dans le conduit d'aspiration principal 14 et disposé en aval de la chicane 44. La plaque de guidage 41 qui est fixée par l'une de ses extrémités à la paroi intérieure 19 est disposée sensiblement à mi-chemin dans le conduit d'aspiration incurvé 13, et s'étend en travers de l'intérieur creux du conduit d'aspiration incurvé 13, en faisant un angle avec la paroi intérieure 19 et en étant dirigéevers l'aval de telle manière que l'autre extrémité de la plaque de guidage 41 se trouve sensiblement dans la partie centrale de l'intérieur creux du conduit d'aspiration incurvé 13, de telle manière que les flocons de neige et les gouttes de pluie qui passent dans le conduit d'aspiration incurvé 13 peuvent être projetés contre sa paroi extérieure 18, et que les gouttes de pluie qui coulent le long de sa paroi intérieure 19 peuvent être décollées.Comme le montrent les figures 2, 3 et 5, les chicanes de guidage 42 sont relativement étroites et sont montées sur les parois latérales 20 du conduit d'aspiration incurvé 13 dans une position située en aval de la plaque de guidage 41 et un peu en amont de la jonction du conduit d'aspiration incurvé 13 et du conduit 21 d'aspiration de neige. Les chicanes de guidage 42 qui se trouvent sur les parois latérales 20 sont dirigées vers le bas d'une manière telle que leur extrémité inférieure est peu espacée de la paroi extérieure 18 du conduit d'aspiration incurvé 13, de telle manière que les gouttes de pluie qui coulent le long des parois latérales 20 peuvent être dirigées vers l'entrée du conduit 21 d'aspiration de neige. Le passage de guidage 43 débouche au bas du conduit d'aspiration principal 14, et son ouverture est disposée dans une position située en aval de l'entrée dans le conduit 21 d'aspiration de neige, de telle manière que les filets d'eau qui coulent le long du fond. du conduit d'aspiration principal 14 sans être guidés vers le conduit 21 d'aspiration de neige peuvent être dirigés de façon à passer dans le conduit 21 d'aspiration de neige par le passage de guidage 43. La chicane 44,qui est relativement basse, comme le montre la figure 6, est montée sur le fond du conduit d'aspiration principal 14 est est disposée en travers de ce conduit d'aspiration principal 14 dans une position située un peu en aval de l'ouverture du passage de guidage 43 au bas du conduit d'aspiration principal 14. La chicane 44 a pour rôle d'arrêter les filets de gouttes de pluie qui coulent le long du fond du conduit d'aspiration principal 14, et de diriger ces filets vers le passage de guidage 43. Le filtre 45 qui est monté dans le conduit d'aspiration principal 14 est disposé en travers du conduit d'aspiration principal 14 dans une position située en aval de la chicane 44 , pour recueillir les particules de poussière, par exemple, qui passent dans le conduit d'aspiration principal 14 sans être guidées vers le conduit 21 d'aspiration de neige. Dans le dispositif 40 d'élimination de neige construit comme indiqué ci-dessus, si de l'air contenant des flocons de neige et des gouttes de pluie est aspiré à travers la grille 12 qui est montée dans la paroi latérale 11 de la voiture, les flocons de neige sont séparés de 1 air par une force centrifuge pendant que l'air passe dans le conduit-d'aspiration incurvé 13, et sont aspirés dans le conduit 21 d'aspiration de neige pour que l'éjecteur 22 les évacue de la voiture par le diffuseur 23. Par suite, de l'air pratiquement dépourvu de neige est envoyé, par le conduit d'aspiration principal 14 et le conduit de sortie 17, dans l'appareil électrique qui est monté sous le plancher de la voiture. Par ailleurs, les gouttes de pluie qui sont contenues dans l'air aspiré par la grille 12 dans le séparateur 40 peuvent être divisées en deux groupes : un groupe comprenant les gouttes de pluie qui coulent en filets le long des parois 18, 19 et 20 du conduit d'aspiration incurvé 13, et l'autre groupe comprenant les gouttes de pluie en suspension sous forme de particules et passant dans l'intérieur creux du conduit d'aspiration incurvé 13. Ces dernières sont séparées de l'air , comme les flocons de neige, pendant que l'air passe dans le conduit d'aspiration incurvé 13, et sont introduites dans le conduit 21 d'aspiration de neige. Une partie des gouttes de pluie, coulant le long des parois intérieures du conduit d'aspiration incurvé 13, s'écoule en un courant coulant le long de la paroi extérieure 18 et de la paroi intérieure 19 de ce conduit. Le courant de gouttes de pluie qui coule le long de la paroi extérieure 18 peut facilement être amené dans le conduit 21 d'aspiration de neige. Le courant de gouttes de pluie qui coule le long de la paroi intérieure 19 est décollé de la paroi intérieure 19 au moyen de la plaque de guidage 41 et est guidé vers la paroi extérieure 18 par la force centrifuge. Ainsi, le courant de gouttes de pluie qui coule le long de la paroi intérieure 19 se réunit au courant de gouttes de pluie qui coule le long de la paroi extérieure 18, et le courant résultant est introduit dans le conduit 21 d'aspiration de neige. La plaque de guidage 41 non seulement guide le courant de gouttes de pluie qui coule le long de la paroi intérieure 19 vers la paroi extérieure 18, mais encore elle détourne vers la paroi extérieure 18 les flocons de neige et les gouttes de pluie qui sont en suspension dans l'air et qui passent dans l'intérieur creux du conduit d'aspiration incurvé 13.Ainsi, la présence de la plaque de guidage 41 permet de réduire la quantité de flocons de neige et de gouttes de pluie, qui passent dans le conduit d'aspiration principal 14 sans être aspirés dans le conduit 21 d'aspiration de neige en raison d'une force d'aspiration très faible, à environ un cinquième (1/5) de la quantité de ces mêmes flocons de neige et gouttes de pluie dans un séparateur ne comportant pas une telle plaque de guidage, dans la mesure où la quantité des courants d'air d'entraînement qui alimentent l'éjecteur 22 par le conduit de communication 29 est constante. La présence des chicanes de guidage 42 permet l'introduction, dans le conduit 21 d'aspiration de neige, de courants de gouttes de pluie coulant le long des parois latérales 20 du conduit d'aspiration incurvé 13, qui ne peuvent être amenés dans le conduit 21 d'aspiration de neige au moyen de la plaque de guidage 41 seule. D'après ce qui précède, on se rendra compte que la présence de la plaque de guidage 41 et des chicanes de guidage 42 sur les parois du conduit d'aspiration incurvé 13 permet l'introduction de la quasi totalité des flocons de neige et des gouttes de pluie venant du conduit d'aspiration incurvé 13, dans le conduit 21 d'aspiration de neige. Il arrive parfois que les gouttes de pluie qui sont décollées de la paroi intérieure 19 et des parois latérales 20 du conduit d'aspiration incurvé 13 viennent frapper la paroi extérieure 18 et rebondissent dans le conduit d'aspiration principal 14.Cependant, étant donné que le dispositif 40 d'élimination de neige comporte la chicane 44 et le passage de guidage 43, l'écoulement des gouttes de pluie qui rebondissent sur la paroi extérieure 18 et qui coulent en un courant le long de la surface inférieure du conduit d'aspiration principal 14 est interrompu par la chicane 44 et est bien guidé de façon a passer dans le passage de guidage 43. Ces mêmes gouttes de pluie peuvent être évacuées par le diffuseur 23 au moyen de l'éjecteur 22, en compagnie des flocons de neige et des gouttes de pluie qui sont introduits directement dans le conduit 21 d'aspiration de neige par le conduit d'aspiration incurvé 13. Le filtre 45 recueille les particules solides qui n'ont pas été empêchées d'entrer dans le conduit d'aspiration principal 14 par la série de moyens décrits ci-dessus, si bien que l'air qui alimente la soufflante 16 peut être encore épuré. Dans les formes de réalisation qui ont été représentées et décrites ici, le conduit d'aspiration incurvé 13 a été décrit comme ayant une section droite sensiblement rectangulaire, mais il faut comprendre que l'invention ne se limite pas à cette forme de conduit d'aspiration incurvé, et qu'il est possible d'utiliser, sans s'écarter du champ d'application de 11 invention, un conduit d'aspiration incurvé ayant une section droite de forme quelconque, par exemple une section droite circulaire. Par ailleurs, l'invention a été représentée et décrite dans des formes de réalisation qui constituent des dispositifs -permettant de séparer de l'air les flocons de neige et les gouttes de pluie, mais il sera évident pour l'homme de l'art que l'invention peut être mise en oeuvre dans un appareil permettant de ne séparer que les particules solides. REVEND ICAT IONS 1. Séparateur comprenant un conduit d'aspiration incurvé dans lequel les particules, les brouillards et similaires qui sont contenus dans un gaz sont envoyés dans une direction prédéterminée, par l'action d'une force centrifuge, un conduit d'aspiration principal qui communique avec ledit conduit d'aspiration incurvé, et un conduit d'aspiration de particules qui part dudit conduit d'aspiration incurvé au voisinage de son extrémité pour aspirer lesdites particules, lesdits brouillards et similaires qui sont envoyés dans la direction prédéterminée dans le conduit d'aspiration incurvé, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un éjecteur (22) qui est monté au bout dudit conduit (21) d'aspiration de particules pour évacuer les particules, les brouillards et similaires, et un conduit de communication (29) qui est destiné à envoyer dans ledit éjecteur, sous forme de courants de gaz d'entraînement, une partie du gaz qui passe dans ledit conduit d'aspiration principal. 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit éjecteur (22) comprend une tuyère d'éjection (28) qui est formé à sa partie terminale pour y éjecter lesdits courants de gaz d'entraînement qui arrivent du pourtour extérieur de la partie terminale de l'éjecteur. 3. Séparateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit éjecteur (22) comprend en outre une chambre (25) qui est disposée du côté amont de ladite tuyère d'éjection (28) pour transformer temporairement en une pression statique lesdits courants de gaz d'entraînement qui arrivent du conduit de communication (29), avant l'éjection desdits courants de gaz d'entraînement. 4. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un régulateur (30) qui est monté dans ledit conduit de communication (29)pour régler le débit du gaz dans ledit conduit. 5. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de guidage (41) pour projeter vers la paroi extérieure dudit conduit d'aspiration incurvé les particules, les brouillards et similaires qui passent dans ledit conduit d'aspiration incurvé (13). 6. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des chicanes de guidage (42) qui sont montées sur les parois latérales dudit conduit d'aspiration incurvé et qui sont disposées du côté aval de l'entrée dans ledit conduit d'aspiration de particules. 7. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un passage de guidage (43) dont l'entrée #st disposée au bas dudit conduit d'aspiration principal (14), du côté aval de l'entrée dans ledit conduit (21) d'aspiration de particules, et qui relie ledit conduit d'aspiration principal (14) audit conduit (21) d'aspiration de particules, et une chicane (44) qui est disposée sur le fond du conduit (14) d'aspiration principal, du côté aval de l'entrée dans ledit passage de guidage (43), pour introduire le liquide dans ledit passage de guidage (43)