Brevet FR2374091A1 — publié le 19780713

La présente invention concerne un appareil pour séparer les impuretés solides d'un gaz impur, qui comporte un organe rotatif pourvu d'une cavité tronconique centrée sur l'axe de rotation et d'un tube d'entree du gaz impur dans la cavité. Ces impuretés solides sont également appelées "impuretés". Dans un appareil connu, par exemple comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 2 233 520, on utilise une chambre à cyclone placée a l'extrémité de l'organe rotatif et le.gaz est c#analisé de la chambre à cyclone jusque dans la zone extrême la plus large de la cavité. Dans cet appareil, une grande partie de la séparation des particules s'effectue dans la chambre a cyclone. L'organe rotatif présente un faible pouvoir séparateur car une grande partie du gaz impur peut s'écouler sans modification dans sa cavité. En outre, l'appareil connu est relativement coûteux du fait de la chambre à cyclone. Un autre inconvénient consiste en ce qu'il faut prévoir un ventilateur puissant pour faire passer le gaz dans la chambre a cyclone. L'invention a en conséquence pour but de fournir un appareil efficace pour séparer des particules de poussière diun gaz impur, cet appareil ayant une construction aussi simple que possible et peu encombrante. Selon l'invention, ce problème est résolu en ce que le tube d'entrée comporte au moins une embouchure qui crée un courant de gaz orienté tangentiellement et/ou parallèlement à la paroi de la cavité; Avec un tel appareil, on peut réaliser une épuration efficace d'un gaz sans avoir à faire intervenir un appareillage supplémentaire se présentant sous la forme d'un filtre ou d'une chambre à cyclone. Il s'est avéré avantageux que le tube d'entrée débouche dans la zone médiane ou la plus étroite de la cavité par deux ou plusieurs orifices formant des courants tangentiels de gaz. En variante, le tube d'entrée peut être disposé coaxialement par rapport à la zone extrême la plus étroite de la cavité de manière que le gaz impur soit évacué uniformément de cette zone extrême le long de toute la périphérie de la cavité. On peut en outre améliorer l'appareil en disposant dans la cavité une hotte tronconique de manière à former entre cette hotte et la paroi de la cavité un intervalle qui présente une largeur essentiellement uniforme sur toute sa longueur. Cette hotte.est ouverte intérieurement en vue de permettre le passage du gaz épuré et elle peut être reliée au tube d'entrée de manière que les orifices d'embouchure de ce dernier soient situés dans la surface de la hotte, ou bien elle peut être reliée avec l'organe formant la cavité de manière à tourner avec cet organe. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 est une coupe verticale d'un premier mode de réalisation d'un appareil agencé selon l'invention, la figure mettant en évidence une variante représentée en traits interrompus. La Figure 2 est une coupe faite suivant la ligne Il-Il de la Figure 1; et la Figure 3 est une coupe verticale d'un autre mode de réalisation de l'appareil selon l'invention. L'appareil selon l'invention représenté par les lignes en trait plein sur les Figures 1 et 2 comporte un organe rotatif ou rotor 11 ayant la forme d'une coquille tronconique qui est pourvu dans sa moitié la plus étroite d'une saillie 12 en forme de cylindre portant un palier double 13. Les paliers 13 sont logés dans un corps 14 porté par un support 15. Entre les paliers, il est prévu une poulie 16 sur laquelle passe une courroie 18 assurant l'entraînement du rotor a l'aide d'un moteur 17. A l'extrémité la plus large du rotor 11, il est prévu un récipient 19 servant à collecter les particules de poussière. Ce récipient comporte un couvercle 20 muni d'un orifice 21 entourant coaxialement le rotor. Dans l'orifice 21 est logé un joint d'étanchéité 22 qui vient s'appliquer de façon étanche sur la surface extérieure-du rotor 11. Un tube 23 servant a l'introduction du gaz impur est engagé au travers de la paroi du récipient 19. Ce tube est coudé dans la partie centrale du récipient de façon a pénétrer au centre de la cavité 24 du rotor 11, l'appareil étant agencé dans l'exemple de réalisation représenté de manière que son axe de rotation soit vertical. L'extrémité 25 du tube d'entrée 23 porte, dans l'exemple considéré, quatre tubulures de dérivation 26 qui partent radialement de l'extrémité du tube d'entrée et qui, comme indiqué en 27, sont coudées dans la direction de rotation du rotor. L'extrémité 27 de chaque tubulure 26 comporte une embouchure 28 qui dirige en cours de marche un courant tangentiel de gaz impur en direction de la surface de la paroi de la cavité 24.En plus de cette composante tangentielle de mouvement,-le courant de sortie peut également présenter une composante de mouvement parallèle à la paroi, c'est-à-dire orientée dans la direction de l'axe. En dessous des tubulures 26, il est prévu à l'extrémité 25 du tube d'entrée une tôle annulaire 29 dont le bord forme avec la surface de paroi de la cavité 24 un intervalle étroit. La tôle ou déflecteur 29 doit essentiellement éviter que le gaz sortant de l'embouchure 28 mette en turbulence les particules dans le récipient collecteur 19. A l'extrémité la plus étroite du rotor 11, il est prévu un tube de sortie 30 qui canalise le gaz épuré provenant de la cavité 24.* Le gaz impur passant par les orifices 28 des tubulures 26 est par conséquent entrainé en rotation avec le rotor 11 et des particules solides se trouvant éventuellement dans le gaz sont soumises a une centrifugation et sont propulsées vers l'extérieur jusque sur la surface de la cavité 24. Du fait de la forme tronconique de cette cavité, la force de centrifugation augmente sur la surface de paroi en direction de la zone extrême la plus large, ce qui signifie que les particules sont propulsées vers le bas par cette force et, également, en partie, par la force de gravité. Les particules de poussière s'accumulant sur le rotor 11 sont ainsi entraînées vers le bas de manière a tomber dans le récipient collecteur 19. Le gaz épuré se déplace de son côté en direction de la zone extrême la plus étroite de la cavité 24 pour parvenir ensuite dans le tube de sortie 30. Le gaz impur est de préfé- rence insufflé à l'aide d'un ventilateur, non représenté, dans le tube d'entrée 23, ce qui produit un refoulement du gaz épuré au travers du tube de sortie 30. Dans un exemple de réalisation de l'invention, le rotor 11 a été pourvu d'un diamètre minimal de 80 mm et d'un diamètre maximal de 200 mm, et on l'a fait tourner à une vitesse de 2800 tr/mn. Un calcul de l'accélération engendrée par la force de centrifugation montre que cette accélération varie d'une valeur d'environ 3400 m/s2 jusqu'à 8590 m/s2 entre la zone la plus étroite et la zone la plus large de la cavité 24.Avec un appareil agencé de cette manière, on a effectué des essais avec trois impuretés différentes, à savoir: - du ciment, dont 50% avec une granulométrie inférieure a 0,074 mm, - de la poudre provenant d'une installation de désulfuration, dont 100% avaient une granulometrie inférieure à 0,044 mm, - de la poudre de SiO provenant de filtres électrostatiques, et correspondant à une ouverture de maille d'environ 1U. Dans tous les essais précités, on a adopté une vitesse d'écoulement d'air de l'ordre de 10 à 20 m/s, pour une concentration en poussières de l'ordre de 40 à 100 g/m3. On a obtenu les résultats suivants, en ce qui concerne la récupération des poussières: 100%, 96% et 94%. Sur la Figure 1, on a représenté en traits interrompus une hotte 31 qui peut être utilisée dans une variante de l'appareil décrit ci-dessus. La hotte 31 de forme tronconique, qui présente a peu près le même angle au sommet que la cavité 24, est placée dans une position fixe à l'extremite 27 des tubulures 26, de telle sorte que l'embouchure 28 de chaque tubulure soit placée dans la surface de la hotte. Dans ce cas, l'écran ou déflecteur 29 est supprimé. La hotte 31 sert essentiellement à canaliser le courant de gaz impur à la sortie de chaque embouchure 28 de manière qu'une quantité aussi faible que possible de gaz puisse s'écouler dans la cavité 24 sans être soumise à l'influence de la turbulence et de la centrifugation se produisant sur la paroi du rotor. Le gaz impur est canalisé dans ce cas par l'intervalle 32 en direction de l'extrémité la plus large du rotor et il est progressivement libéré des particules de poussière. Le gaz épuré peut par conséquent passer à l'intérieur de la hotte 31 en direction du tube de sortie 30. Sur la Figure 3, on a représenté un exemple d'un autre mode de réalisation de l'invention. Ce mode de réalisation comporte également un châssis 35 qui est pourvu d'un corps 36 associé un double palier 37. Le palier 37 porte un manchon tournant 38. La poulie 39 est dans ce cas placée sur le manchon à l'extérieur du corps de palier. Le manchon 38, pourvu d'un axe vertical de rotation, comporte à son ex trémité inférieure, un élargissement 39 muni d'un filetage intérieur destiné à recevoir un autre manchon ou un tube porteur 40 qui dépasse inférieurement du manchon d'entraînement. Le tube porteur 40 comporte jusqu'au manchon d'entraînement 38 une collerette radiale 41, elle-même pourvue d'une série de trous, à savoir au nombre de six dans l'exemple considéré, le long de sa périphérie. Sur la collerette 41, il est prévu des broches 43 en nombre correspondant, lesdites branches étant fixées a l'aide de boulons 42 engagés dans les trous précités. Les broches 43 portent de leur côte une hotte tronconique 44 qui forme le rotor proprement dit de l'appareil.Chaque broche 43 comporte à son extrémité tournée vers le capot 44 un tourillon fileté en saillie qui est engagé dans un trou fileté correspondant prévu dans un appendice 45 placé à l'extrémité étroite de la hotte 44. Le tube porteur 40 qui s'étend vers le bas à peu prés jusqu'au milieu de la hotte 44 porte en outre une seconde hotte 46 placée dans la cavité de la première hotte 44. Le tube porteur 40 est pourvu sur la partie portant la hotte intérieure 46 d'un filetage extérieur et cette hotte 46 comporte de son côté, à son extrémité étroite, un filetage intérieur de façon à pouvoir être vissée sur le tube porteur 40. Pour verrouiller la hotte intérieure 46 dans une position déterminée sur le tube porteur, il est prévu un contre-écrou 47. Entre la hotte extérieure 44 et la hotte intérieure 46, il existe par conséquent un intervalle 48 dont la largeur peut être réglée par ajustement de la hotte intérieure 46. Cet appareil comporte, en correspondance au mode de réalisation precedemment décrit, un récipient collecteur 49 qui dépasse extérieurement de la hotte 44 et qui est pourvu d'un couvercle étanche muni d'une ouverture centrale et d'un joint d'étanchéité 52 s'appliquant contre le côté extérieur de l'appendice 45. Un tube 53, coaxial aux parties tournantes, dépasse du couvercle 50 et s'étend jusqu'à une surface de séparation entre le tube porteur 40 et le manchon d'entraînement 38. Ce tube 43 délimite une chambre 54 qui entoure le volume situé entre la collerette 41 et les broches 43. L'extrémité du tube 53 est obturée par un autre couvercle 55 qui est fixé à l'aide d'un joint d'étanchéité 56 contre le côté extérieur de l'élargissement 39. Dans le couvercle 55, il est prévu une ouverture d'entrée 57 qui est reliée à un tuyau, non représenté, servant a introduire le gaz impur. Le gaz impur est canalisé dans ce cas par l'intermédiaire de l'ouverture d'entrée 57 jusque dans la chambre 54 et il s'écoule ensuite dans l'intervalle 48, parallèlement aux parois de cet intervalle, de manière à être mis en rotation, a savoir par entraînement turbulent, soit par le côté intérieur de la hotte extérieure 44, soit par le côté extérieur de la hotte intérieur 46. De cette manière, toutes les parties du gaz impur sont soumises à l'influence de la force de centrifugation, de sorte qu'on est assuré d'une séparation pratiquement totale de toutes les particules de poussière qui ont une certaine masse. L'angle d'inclinaison, c'est- -dire l'angle formé avec l'axe des hottes 44 et 46,peut varier dans de larges limites, par exemple entre 0 et 800. Pour les angles d'inclinaison les plus faibles, les particules de poussière collectées sur la hotte extérieure ne sont cependant pas évacuées de celle-ci, de sorte qu'il est nécessaire de prendre des mesures particulières pour la décharge des particules de poussière collectées. Dans le cas d'un grand angle d'inclinaison des hottes, c'est-à-dire jusque 80 , il existe un certain risque que du gaz contenant les particules de poussière soit mis en turbulence dans l'intervalle, notamment pour un intervalle de grande largeur, sans que les particules se déposent sur la hotte et tombent dans le récipient collecteur.Cette fraction de gaz peut par conséquent s'échapper par l'intermédiaire de l'intérieur du tube porteur 40 et du manchon d'entraînement 38 et passer alors dans le tube de sortie 58, sans avoir été complètement épurée des poussières. On doit par conséquent choisir l'angle d'inclinaison des hottes de préférence entre 30 et 600 pour obtenir un fonctionnement efficace de l'appareil. Sur les figures, on a mis en évidence une certaine largeur relative des intervalles existant entre les deux hottes tournantes 44 et 46, ou bien entre le rotor 11 et la hotte 31. On peut évidemment faire varier cette largeur d'intervalle, essentiellement en fonction de la nature des impuretés et de la vitesse de rotation de la ou des hottes. Du fait qu'on peut faire varier la vitesse de rotation, par exemple entre 1000 et 10 000 tr/mn, il est possible de modifier également la largeur d'intervalle dans une large plage, par exemple entre f et 1/100ème du diamètre minimal. Les appareils décrits ci-dessus ne doivent être considérés que comme des exemples non limitatifs de l'invention. On peut ainsi envisager toute une série de modifications constructives a l'intérieur de larges limites, sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, il est possible de disposer et d'agencer différemment le tube d'entrée de l'exemple des Figures 1 et 2. Egalement, on peut modifier la structure portante et les éléments assurant l'entraînement et le soutien des parties du rotor. On peut également appliquer le principe de l'invention a des cavités ayant une foute différente de la forme tronconique, par exemple à des cavités ayant des sections paraboliques. Il est en outre possible, notamment dans le cas du mode de réalisation de la Figure 3, de canaliser le gaz épuré à l'aide d'un tube de sortie qui traverse la cavité jusqu'a son extrémité la plus étroite, a peu prés de la même manière que le tube d'entrée 23 de la structure de la Figure 1, pour le décharger de ladite cavité. On peut alors adopter une disposition coaxiale du tube d'entrée et du tube de sortie. Le mode de réalisation représenté sur la Figure 3 présente un effet de séparation un peu amélioré par rapport au mode de réalisation le plus simple ou la hotte correspondante est placée dans la cavité. Ce résultat est essentiellement imputable au fait que les deux surfaces limites sont mises en rotation dans l'intervalle. Cette différence n'est cependant utilisable en pratique que dans des cas particuliers, comme l'ont montré les expériences réalisées jusque maintenant. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVEIID I CATIONS 1.- Appareil pour séparer les impuretés solides d'un gaz impur, comportant un organe rotatif pourvu d'une cavité tronconique orientée coaxialement à l'axe de rotation et un tube d'introduction du gaz dans cette cavité, ainsi qu'un tube de sortie du gaz épuré a l'extrémité la plus étroite et une zone de sortie des particules séparées à l'extrémité la plus large de la cavité, caractérisé en ce que le tube d'entrée comporte au moins une tubulure dtin- troduction qui crée un courant orienté essentiellement tangentiellement et/ou parallèlement a la paroi de la cavité. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube d'introduction débouche dans la zone centrale ou la plus étroite de la cavité par deux ou plusieurs orifices formant des courants tangentiels de gaz. 3.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube d'introduction est guidé coaxialement jusqu'à l'extrémité la plus étroite de la cavité. 4.- Appareil selon la revendication 1? caractérisé en ce qu'il est prévu dans la cavité une hotte tronconique qui forme un intervalle ayant un profil de coquille tronconique. 5.- Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la hotte est reliée au tube d'introduction de manière que la ou les orifices de ce tube viennent se placer dans la surface de la hotte. 6.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hotte est reliée a l'organe délimitant ladite cavité de façon à tourner avec celui-ci. 7.- Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube d'introduction de gaz impur débouche a l'extrémité la plus étroite dudit intervalle. 8.- Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la hotte intérieure est portée à l'extrémité d'un tube tournant qui sert simulta nément de tube de sortie de gaz épuré et qui comporte une collerette ex terieure fixée à l'aide de broches porteuses sur l'extrémité la plus étroite de l'organe limitant la cavité tronconique et qui porte ledit organe, lesdites broches étant entourées par un tube formant le tube d'introduction du gaz impur. 9.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la hotte intérieure est fixée sur le tube central de telle sorte qu'on puisse la régler dans une direction axiale, ce qui permet de faire varier la largeur dudit intervalle.