Brevet FR2383709A1 — publié le 19781013

La présente invention concerne les dépoussiéreurs destinés d débarrasser l'air environnant de la poussière, notamment de la poussière de charbon et de la poussière minérale. Les ddpoussiereurs exécutés conformément à la présente invention peuvent être utilisés avec efficacité pour épurer l'air pendant le fonctionnement des machines minières, dans la production de ciment ainsi que le travail de différents matériaux de construction, etc. Actuellement, la lutte contre la poussière par épuration de l'air A l'aide de ddpoussiereurs est très largement appliquée dans différentes branches de l'industrie. Toutefois , toute une série de causes spécifiques empêchent l'utilisation directe des dépoussiéreurs existant actuellement dans l'industrie et des méthodes d'épuration de l'air poussidreux dans les conditions des mines. C'est le cas, en particulier1 des haveuses, dont les dépous siéreurs doivent satisfaire å des conditions sévères qui n'existent dans aucune autre branche de l'industrie. Ces conditions sont principalement les suivantes 1. Faible encombrement du dépoussidreur, avec un haut débit et une efficacité élevée de captage de la poussière finement disperse. 2. Conception antidéflagrante. 3. Résistance mécanique du dépoussiéreur égale à celle de la haveuse. 4. Haute résistance i l'abrasion et à la corrosion de la partie courante (d'écoulement). 5. Le dépoussiereur doit être doté de dispositifs qui préviennent l'engorgement des tubulures d'aspiration et la pénétration des morceaux de houille dans la partie courante (d'écoulement) du dépoussiéreur. 6. Bonne stabilité de fonctionnement et dépense de temps minimas pour 1' entretien. 7. La disposition et la conception du dépoussiéreur ne doivent pas compliquer la commande de la haveuse ou d'une autre machine, ou d'un autre appareil. Selon les conditions auxquelles poit satisfaire la conception des mécanises d'abattage, la hauteur du dépoussiéreur ne doit pas être supérieure A celle du corps de la haveuse. Dans le cas contraire, la haveuse ne peut pas se déplacer suivant la taille puisque les parties saillantes peuvent s'accrocher aux chapeaux. Pour cette raison, la hauteur des dépoussiéreurs montés sur les haveuses creusant aes couches de 1,3 n, la hauteur des dépoussiéreurs ne peut pas dépasser 500 n, et en cas d'abattage de couches minces, cette dimension doit étire réduite Jusqu'à 400 n. Selon les schémas des ventilateurs utilisés pour les dépous sabreurs, il est possible de placer dans ladite installation un ventilateur dont la roue à palettes a un diamètre non supérieur å 250 n. A la vitesse de rotation n=3000 tr/mn, et pour un coefficient de dépoussierage égal & 0,98, ce dépoussiéreur ne produit que 70 m3/in au maximum.Les dimensions en plan d'un tel dispositif sont de 830 x 600 n. Pour placer même un seul dépoussiéreur similaire sur la haveuse, on doit surmonter des difficul- tés notables. D'autre part, pour assurer une efficacité suffisante d'épuration de volumes d1air importants, il est nécessaire d'ins- taller sur la haveuse plusieurs dépoussiereurs similaires pou vant assurer un débit voisin de 300 m3/rn, ce qui conduit à une complication de la construction, car pour obtenir ce résultat il faut constituer une installation à cinq dépoussiéreurs, qui, à la largeur de 60on, dépasse 4 000 us en longueur. A titre d'exemple d'une telle organisation, on peut citer l'incorporation de l'installation de dépoussiérage dans une haveuse connue qui entrain une augmentation notable de sa longueur. A son tour, cette mesure entraine un accroissement brusque de la longueur des niches aux extrémités de la taille, une perte de maniabilité et le coincement de la haveuse aux courbures de la couche, ce qui complique notablement l'entretien de la haveuse et baisse sensiblement son débit. Ainsi, il n'est pas avantageux d'incorporer dans la haveuse un dépoussiéreur d'un grand encombrement. Les moyens utilisés actuellement pour l'épuration de l'air fonctionnent selon le procédé de dépoussiérage hunide. Un tel déoussiéreur, du type Roto-Vent, est une variante du cyclone à écoulement direct et est constitué par quatre parties une partie d'aspiration comportant une buse pour humecter la poussière, un tube de Venturi permettant, par diminution de sa section, de créer une plus grande vitesse d'air nécessaire pour un mélange intense (hukectation) des particules de pous- sière et d'eau, un appareil faisant tourbilloner le courant d'air, et une chambre de captage de boue dans laquelle est réalisée la séparation du courant air-poussière. La boue déposée sur les parois sort par gravité du capteur de boue à travers une soupape inférieure Le dépoussiéreur possède une haute efficacité du dépous siEra6e. Ces dispositifs, caractérisés par un haut taux de dépoussirage, comportent, selon leur schéma d'organisation, des chambres d'humectation, un ventilateur et un tube de Venturi qui sont disposés successivement. La dispositisn successive de ces chambres et dispositifs, ainsi que les cotes d'encombrement notables de chacun d'eux, se traduisent par un encombrement important de l'installation toute entière. La réduction des dimensions jusqu'aux valeurs requises, donc de 5 à 8 fois, ne peut être obtenue que par une modification globale de l'organisation du schéma, c'est-à-dire par la mise au point d'un dispositif dont le principe de conception est tout à fait nouveau. Aux Etats-Unis d'Amérique on a aussi essayé sur des haveuses deux installations qui ont donné des résultats positifs. L'installation de dépoussiérage de l'une desdites haveuses comporte deux ventilateurs axiaux à deux étages dotés de moteurs électriques indépendants montés dans une position verticale et un coude de déviation abritant une buse d'humectation, une grille et des multicyclones. L'air poussiéreux est aspiré par un ventilateur à travers une grille d'entrée et est véhiculé dans le coude de déviation, où la poussière est humectée. La boue séparée dans les multi- cyclones s'écoule sur le sol de la taille Le débit de chaque ventilateur est de 57 m3/mn. Dans le dépoussiéreur de cette haveuse la boue n'est séparée que dans les multicyclones, tandis que la roue du ventilateur et son capot ne sont pas utilisés pour le dépoussié- rage. Pour cette raison, le dépoussiéreur possède un encombre- ment considérable. On ne peut pas le diminuer dans ce schéma et il faut trouver une autre solution, il faut supprimer en particulier le coude de déviation. En outre, les multicyclones créent une résistance élevée et il en résulte un débit spé civique insuffisant. Le dépoussireur de l'autre haveuse (pour I1 exploitation par chambres) est constitué par un ventilateur centrifuge dans la virole en spirale duquel la poussière est humectée à l'aide de trois buses. Dans cette virole sont pratiquées des fentes (pièges à poussière) servant à évacuer la boue formée du ventilateur et à séparer l'air épuré. Le dépoussiéreur mis au point en France est exécuté en forme d'un tube pourvu d'un Aube de Venturi comportant une buse se trouvant à la partie supérieure du goulot et un capteur de boue de forme cylindrique. Le tube de Venturi permet de créer un jet de gaz s'échappant à une haute vitesse, la consommation de l'énergie étant pu élevée. Dans le tube de Venturi, on utilise sa capacité d'accélérer et de ralentir le mouvement des jets de gaz peur augmenter l'efficacité de l'humectation de la poussière finement dispersée. Le depoussiéreur en question, dont le fonctionnement est fondé sur l'utilisation da tube de Venturi, est caractuérisé par un encombrement quelque peu inférieur en comparaison du dépoussiéreur Roto-Vent. Cependant, on ne peut pas réduire sensiblement 11 encombrement de celui-ci sans réaliser une modi- fication globale du schéma, c'est-à-dire sans mettre au point un dépoussièreur absolument nouveau. Un inconvénient important de tous ces dépoussiéreurs réside en général en leur grand encombrement, ce qui empêche de les utiliser sur les haveuses. En ce qui concerne les dépoussiéreurs Roto-Vent de la haveuse, ils ne sont pas anti-déflagrants. En outre, le dépoussiéreur de haveuse décrit plus haut, comportant deux ventilateurs axiaux, produit un bruit notable pendant son travail en exerçant une action nuisible sur le personnel préposé. Ces derniers temps, on a commencé à utiliser des modèles plu;jerfectionnés de dépoussiéreurs. Ainsi, en Angleterre, pour les objectifs analogues on a commencé à utiliser les installations comportant un ventila teur à une chambre pour l'humectation de l'air, une chambre de déposition de la poussièré avec des filtres arrosés, des déshydrateurs à plaques, des tubulures d'aspiration et d'échappement et un organe de collection et d'évacuation de la boue. L'eau est utilisée pour l'humectation et circule en cycle fermé, La poussière est continuellement enlevée de la surface filtrante. Le ventilateur peut développer des débits allant jusqu'8 240 m3/mn. Cependant, compte tenu du fait qu'il existe dans ce dé poussiereur des organes pour la circulation de liteau, le captage et l'évacuation de la boue, ainsi qu'un ch ssis lourd, on peut conclure que leur encombrement ne permet pas de les monter sur une haveuse.Dans un tel dépoussiéreur comportant un ventilateur et une chambre pour l'humectation de l'air, une chambre de déposition de la poussière pourvue de filtres arrosés, des déshydrateurs à plaques, un organe de captage et d'évacuation de la boue, ainsi que des tubulures d'aspiration et d'échappement, on a prévu que le ddpoussidrage soit effectué en principe par des filtres arrosés et les déshydrateurs On n'utilise pas dans ce cas, les autres chambres pour le d4- poussiérage. I1 en résulte des dimensions importantes de l'ins- tallation toute entière. En plus de son encombrement notable, sa fabrication et son utilisation sont compliquées. On a proposé également une installation de dépoussiérage comportant un dépoussiereur dont le principe de fonctionnement est fondé sur le système connu de chambres d'"Ingart" pour l'humectation de l'air lorsque l'eau est pulvérisée près du moyeu du ventilateur dans la section aérodynamique libre. Pour un débit d'eau voisin de 7 1/mon, I'efficabité de captage de la poussière fine dans les chambres d'Ingart constitue à peu près 50 96, et pour un débit d'eau compris entre 13 et 14 1/mon, elle est aux alentours de 70 5', ce qui n'est pas suffisant. En vue d'élever l'efficacité, on relie la chambre d'humec- tatien de l'air aux autres dispositifs et on crée ainsi un dépoussiéreur "Indast". I1 est possible de porter l'efficaci- té de l'installation jusqu'à 90 5'. encombrement de cette installation est considérable. Cette installation de dêpous- sierage, basée sur l'utilisation de chambres d'humectation de l'air est çaractérisée par une efficacité insuffisante de dépoussiérage, un grand encombrement et un débit d'eau élevé. Selon le principe sur lequel est fondée l'installation, cette installation est prévue pour le fonctionnement dans des conditions stationnaires, où son encombrement n'est pas limité. Il est impossible de réaliser une quelconque modification sérieuse de 1 installation pour permettre son utilisation sur les haveuses ou dans les conditions analogues. On connaît également un dépoussiéreur anglais dans lequel l'air poussiéreux passe à travers une couche d'eau. En conséquence, l'air entraine des gouttes d'eau qui se mélangent avec la poussière. L'efficacité de captage de la poussière finement dispersée constitue 86 96, la perte de pression étant d'environ 220 ra de colonne d'eau. Le débit du dépoussiereur peut varier de 85 à 450 m3/mn. Ce dépoussiereur, fondé sur le passage de l'air à travers une couche d'eau, ltentrainement des gouttes d'eau et l'humectation de la poussière, appartient à la classe des dispositifs qui possèdent des cotes d'encombrement irpor- tantes.En cas de diminution de ses cotes d'encombrement, son efficacité de dépoussiérage, qui n'est déà pas suffisamment élevé (86 5'), peut baisser encore sensiblement. En outre, la résistance de l'installation est notable et la consommation spécifique d'énergie est élevée. On a aussi proposé l'utilisation du modèle "Sirokko W T-2t, comportant deux étages d'arrosage, deux filtres de déposition, un déshydrateur, un collecteur de boue, une pompe et un hydrocyclone. Les dimensions de ce dépoussiéreur sont de : 1500 X 900 x 1400 mn, son débit est d'environ 170 m3/mn. Dans le dépoussiéreur wSirokko W T-2", on utilise une disposition successive de deux étages d'arrosage, de deux filtres de déposition, d'un déshydrateur et d'un ventilateur, ce qui aboutit & des cotes d'encombrement très importantes. En outre, la présence d'un collecteur de boue, d'une pompe et d'un hydrocyclone complique sensiblement la conception de l'installation et conduit å une augmentation de sa hauteur et de sa largeur. Ainsi, uese les derniers modèles les plus connus des installations de dépoussierage sont caractérisés par des cotes d'en comblement relativement importantes, une efficacité insuffisante dé captage de poussière finement disperse, et ne peuvent pas autre utilisés sur les haveuses. Le but de la présente invention est de supprimer les incon vénients mentionnés. On s'est proposé pour cela de mettre au point un dépoussi- reur dans lequel le soyen utilisé pour la séparation de la poussière humectée posséderait un débit spécifique dépassant de 3 à 5 fois celui des conceptions connues et une efficacité de captage de la poussière finement dispersée de 90 % au mi- nimum, et qu'on pourrait en outre monter direwtement au voisi- nage dea sources de formation de poussière. Ce problème est résolu du fait que dans un dépoussiéreur conportant un corps à l'intérieur duquel est montée, près de sa face en bout d'entrée, une roue de ventilateur, des buses amenant un fluide d'humectation sur ladite roue de ventilateur, un aubage redresseur et un moyen destiné à séparer la poussière humectée sous forme de boue, suivant l'invention le moyen destiné à séparer la poussière humectée est placé dans ledit corps et est réalisé sous forme d'une chambre formée par la surface intérieure de ce corps, la roue de ventilateur et l'aubage redresseur, sur les parois de laquelle se dépose la poussière humectée contenue dans l'air poussiéreux, et dans laquelle est monté, dans l'espacement entre la surface intérieure du corps et l'aubage redresseur, un anneau fixé rigidement au dit corps et destiné à séparer l'air et évacuer la boue dudit corps, ledit aubage redresseur étant disposé au voisinage de la face en bout de sortie du corps du dépoussiéreur dans le but de redresser le courant d'air tourbillonnaire. Il est désirable de monter à l'intérieur de l'anneau des aubes profilées pour redresser le courant d'air tourbillonnaire. L'essentiel de l'invention propose consiste en ce qui suit, Le processus de dépoussiérage humide est divisé en trois phases : humectation de la poussière, déposition de la poussière humectée (boue) sur les parois de la chambre, et séparation de la boue du courant d'air épuré, L'humectation est réalisé avec un double objectif : augmen- tation de la masse de particules de poussière et passage de la poussière en une phase liquide (boue). Le dépôt des particules de boue finement dispersée se fait sous l'action de la force centrifuge dans le courant de circulation. La valeur de cette force centrifuge est proportionnelle à la masse et au carré de la vitesse circonférentielle des particules; c'est pourquoi on utilise dans les ventilateurs des roues à palettes courbées en avant, créant une pression élevée. En même temps, le ventilateur doit développer un débit maximal. On peut y arriver Si l'on utilise en tant que schéma de départ du ventilateur un schéma du ventilateur centrifuge à écoulement direct d'air, comme c'est le cas dans la présente invention. La roue à palettes du ventilateur est alors montée à l'intérieur du corps, près de sa face d'entrée, en amont de laquelle sont logées dans des logements appropriés, des buses qui mouil- lent les grilles d'entrée et amènent le fluide d'humectation sur la roue à palettes du ventilateur. Le courant d'air entre dans la roue centrifugè le long de son axe et s'échappe de celle-ci radialement en tournant autour de l'axe de la roue, et il tourbillonne dans la chambre. La roue se dépose alors sur les parois de la chambre, tandis que l'air redressé dans lcaubage redresseur s'échappe à l'atmosphère. L'augmentation de l'efficacité de dépoussiérage est obtenue gracie & l'augmentation du chemin parcouru par les particules mouillées de poussière, cette augmentation étant obtenue par éloignement de l'aubade redresseur par rapport à la roue à palettes du ventilateur à une distance déterminée, et par forma- tion dans ledit espacement d'un canal annulaire (chambre) dans lequel le courant se déplaçant axialement continue de tourner en créant un champ de forces centrifuges. La pellicule de boue déposée sur les parois de la chambre se déplace axialement suivant une spirale sous l'action de la force de frottement engendrée entre la pellicule at le courant d'air. La pellicule de boue arrivée dans la chambre annulaire de séparation de la boue glisse vers les orifices du corps et s'écoule par-gravité à l'extérieur. De la sorte, la boue et les gouttes sont séparées de l'airs et l'air épuré déshydraté et redressé par l'aubade redresseur s'échappe à l'atmosphère. Le dépoussiéreur proposé est caractérisé par un petit encombrement, tandis que la forme allongée du corps du ventilateur permet de prolonger dans le temps le mouvement tourbillonnaire de l'air å épurer, ce qui élève sensiblement le taux de captage de la poussière finement dispersée. Les objectifs mentionnés ci-dessus et d'autres objectifs et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description suivante d'un exemple concret mais non limitatif de réalisation du dépoussiéreur, illustré par les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble en coupe longitudinale du dépoussiéreur, - la figure 2 montre le même dépoussiéreur suivant la flèche C de la figure 1. Le dépoussiéreur (figures 1, 2) comporte leséléments constitutifs suivantes : un corps 1, un collecteur d'entrée 2 pourvu d'une grille protectrice (non représentée), une roue à palettes 3 de ventilateur, un moteur électrique 4 monté à l'intérieur du corps I dans une douille 5, un aubage redresseur 6, un anneau déflecteur de boue 7, des buses 8 à jets plats, des conduites d'eau 9, des conduites spéciales 10 et le boiter d'entrée Il du moteur électrique 4. Les buses 8 à jets plats sont placés dans les logements disposés aux angles supérieurs du collecteur d'entrée 2, en amont de la grille protectrice. Le courant d'eau finement dispersée, amené par les buses, est dirigé parallèlement aux faces en bout des nervures (ailettes) de la grille protectrice et couvre tout l'orifice d'entrée du collecteur. Le collecteur 2 assure une amenée progressive de l'air sur la roue à palettes 3 du ventilateur, montée à l'intérieur du corps 1 au voisinage de la face d'entrée de section carrée de ce dernier fermée par la grille protectrice. Cette grille empeche les gros morceaux de charbon et de roche de pénétrer dans la partie courante (d'écoulement). La roue à palettes 3 est constituée par un moyeu 12, un disque avant 13, un disque arrière 14 et des palettes 15. La roue est d'un type en tambour à palettes courbées en avant et est fixée directement sur l'arbre du moteur électrique 4. L'aubage redresseur 6 est logé près de la face de sortie du corps et est réalisé en forme d'aubes profilées disposées suivant la périphérie de la paroi intérieure du corps 1. L'aubage redresseur est destiné à redresser le courant d'air tourbillonnaire lors de son échappement à l'atmosphère dans la direction axiale. Dans le corps 1 est placé un moyen destiné à séparer la poussière humectée sous forme de boue. Ce moyen se présente sous forme d'une chambre de centrifugeage A formée par la surface intérieure 16 du corps 1, la roue 3 du ventilateur et 1' aubage redresseur 6, ce dernier étant éloigné de la roue 3 et proche de la face de sortie du corps. La poussière humec- tée contenue dans l'air poussiéreux se dépose sur les parois ie cette chambre. Un anneau 7 est installé & i intérieur de la chambre A, dans l'espacement B qui fait office de chambre de séparation de la boue et est formée par la surface intérieure 16 du corps 1 et l'aubage redresseur 6. Cet anneau est fixé rigidement audit corps et destiné à séparer l'air et évacuer la boue du corps. A la partie inférieure du corps 1 on a pratiqué un orifice 17 à travers lequel est évacuée la boue. Dans la douille 5 sont pratiqués des orifices où sont placés les conduites d'eau 9 qui amènent et évacuent l'eau refroidissant le moteur électrique 4 . Sur la surface extérieure du corps 1 on a prévu un endroit pour le montage de la botte d'entrée Il du moteur électrique 4. Le moteur électrique 4 est monté dans la douille 5 du corps 1 du dépoussireur. Des rainures 18 en spirale pratiquées sur sa surface forment avec la surface intérieure de la douille 5 du corps 1 des canaux en spirale pour la circulation de l'eau refroidissant le moteur électrique.Dans le but d'assurer un fonctionnement plus durable et fiable du moteur électrique dans des conditions de charges percussives et vibratoires intenses, on protège l'enroulement du stator et, partiellement, les cibles de montage, en les enrobant d'une matière époxyde. Le fluide de refroidissement est amené à l'aide de conduites d'eau 10 appropriées, qui sont reliées à leur tour à des conduites en tissu caoutchouté par des pièces de raccordement. Le moteur électrique 4 est branché sur le réseau par l'intermédiaire du bottier d'entrée 11. Sur les quatre côtés du corps 1 du dépoussiéreur on a prévu des pattes de fixation 19 pernettant de fixer le dépous- siéreur de n'importe quel côté. En outre, au cas où on désir. former une installation à plus grand débit, il est possible de constituer au moyen des dépoussiéreurs proposés une batterie tant suivant la vertical. que suivant l'horizontale. Le dépoussiéreur proposé fonctionne de la manière suivante. L'air poussiéreux aspiré à travers la grille du collecteur 2 est humecté à l'aide des buses 8 à jets plats. L'air à l'etat humecté arrive sur la roue 3 de ventilateur, où a lieu une humectation supplémentaire de la poussière et un tourbillonnement du courant d'air. La roue 3 rejette les gouttes de boue et la poussière sur les parois de la chambre 1. La pellicule de boue formée sur ces parois se déplace suivant une ligne en spirale vers la face de sortie du corps 1 du dépous siéreur sous l'action de la force de frottement engendrée entre la pellicule et les parois de la chambre et sous l'action du courant d'air tourbillonnaire. La pellicule de boue arrivant dans la chambre B de séparation de la boue s'écoule par gravité vers le bas et à travers l'orifice 17 du corps du dépoussiéreur , sort du dispositif. L'anneau d6- flecteur de boue 7 sépare 1'air épuré qui arrive dans l'aubage redresseur 6 qui redresse le courant tourbillonnaire et l'orient vers l'atmosphère. La présente invention permet d'obtenir un haut taux de d6- poussierage de l'air et peut être utilisée avec succès dans les entreprises de l'industrie minière. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu' & titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des Squivalents tchniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICÂTIONS 1. Dépoussirartant tant un corps à l'intérieur duquel est montée une roue de ventilateur située près de sa face en bout d'entrée des buses pour l'amenée d'un fluide d'humectation sur ladite roue de ventilateur, un aubage redresseur et un moyen destiné à séparer la poussière humectée sous forme de boue, caractérisé en ce que le troyen destiné à sépaner la poussière humectée est placé dans le corps du dépoussiéreur et est réalisé sous forme d'une chambre délinitée par la surface intérieure de ce corps, la roue de ventilateur et l'aubage redresseur, sur les parois de laquelle se dépose la poussière humectée contenue dans l'air poussiéreux, et dans laquelle est mon- té dans l'espacement entre la surface intérieure dudit corps et ledit aubage redresseur, un anneau fixé rigidement audit corps et destiné à séparer l'air et évacuer la boue dudit corps. 2. Dépoussiéreur conforme. i la revendication 1, caractérisé en ce que l'aubage redresseur est disposé au voisinage de la face en bout de sortie du corps du dépoussiéreur et sert à redresser le courant d'air tourbillonnaire.