Brevet FR2395061A1 — publié le 19790119

La présente invention concerne la séparation des gouttes de liquide se trouvant en suspension dans un flux de gaz, opération qui est réalisée en particulier dans les réfrigérants atmos phériques, les conditionneurs de gaz et autres appareils analogues. D'après le brevet anglais n0 322 684, il est déjà connu de réaliser un dispositif de séparation, dispositif communément appelé séparateur de gouttes", capable d'exécuter cette opération à l'aide de plaques ondulées parallèles et entretoisées pour définir entre elles, dans la direction d'écoulement du flux de gaz des trajets sinueux capables de capter les gouttes du liquide qui ruisselle ensuite le long de ces plaques pour être recueilli en dessous du séparateur. Par ailleurs, on a déjà décrit, dans la demande de brevet français n0 74 17 340 déposée au nom de la Demanderesse, un séparateur de gouttes qui comporte des plaques du genre décrit au brevet anglais précité, mais qui est perfectionné en ce sens que les ondulations des plaques sont conçues de telle manière que chaque passage sinueux défini par deux plaques adjacentes est rétréci de part et d'autre de la zone de crête de l'ondulation pour former des étranglements, ce qui permet d'obtenir une amélioration considérable du rendement de séparation. Ainsi, à l'aide d'un tel séparateur, on ne laisse passer qu'une proportion de 10 5 environ du débit total en humidité véhiculée par le flux de gaz en amont du séparateur. Un problème qui se pose pour la réalisation d'un tel séparateur consiste à entretoiser convenablement les plaques ondulées pour conférer à l'assemblage de celles-ci une rigidité suffisante tout en évitant de créer une perte de charge trop importante du flux gazeux à travers le séparateur. Dans le brevet anglais précité, les plaques sont entretoisées à leurs extrémités et de ce fait, elles doivent elles-même contribuer pour une grande part à la rigidité de l'ensemble. Par conséquent, leur épaisseur doit être relativement importante, ce qui conduit à une construction lourde. Pour optimaliser le rendement d'un tel séparateur de gouttes, il faut que celui-ci puisse arrêter des gouttes dont la dimension est aussi réduite que possible. Les séparateurs connus décrits ci-dessus peuvent arrêter des gouttes dont le diamètre est au minimum de 200 microns, environ. Pour arrêter des gouttes de diamètre plus faible, l'écartement entre les plaques doit être tel que l'on rencontre des difficultés de construction considérables. En effet, avec un écartement faible, on augmente le nombre de plaques par unité de longueur du séparateur. Ainsi, si on retient pour entretoiser les plaques, la solution du brevet anglais précité, le poids du séparateur devient prohibitif. Par ailleurs, les plaques n'étant pas soutenues sur toute leur longueur, elles risquent de se toucher les unes les autres obturant ainsi partiellement sinon totalement les passages sinueux qu'elles ménagent entre elles. La présente invention a pour but de créer un séparateur de gouttes permettant d'arrêter des gouttes de liquide dont le diamètre peut aller jusqu'à 10 microns environ, ce qui permet d'obtenir à la sortie du séparateur une humidité du flux gazeux qui n'est que d'une proportion de 10 6de l'humidité totale du courant gazeux à l'entrée du séparateur, cette amélioration de rendement ne s'accompagnant toutefois d'une augmentation prohibitive ni du poids du séparateur, ni de la perte de charge à travers ce dernier. Ltinvention a donc pour objet un séparateur de gouttes notamment pour réfrigérant industriel, comportant une série de plaques ondulées parallèles et entretoisées définissant entre elles des passages sinueux capables d'arrêter les gouttes qui sont en suspension dans le flux gazeux traversant le séparateur, caractérisé en ce que lesdites plaques ondulées sont fixées les unes aux autres à l'aide de séries de plaques d'entretoises disposées respectivement entre chaque paire de plaques adjacentes et dont les bords suivent les ondulations des plaques ondulées et sont fixés à celles-ci sur toute leur longueur. Grâce à ces caractéristiques, il est possible non seulement de rapprocher les plaques ondulées les unes des autres jusqu'à une distance qui peut aller jusqu'à lcm seulement, mais également de réduire l'épaisseur des plaques par rapport à l'épaisseur de celles utilisées dans les séparateurs classiques. Ainsi, des plaques dont l'épaisseur n'est que de 0,35 mm peuvent être utilisées. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les plaques d'entretoise sont disposées en zig-zag, deux plaques d'entretoise adjacentes formant par leurs bords correspondants une arête commune par laquelle elles sont fixées aux plaques principales ondulées du séparateur. Il est ainsi possible de renforcer encore davantage la construction de ce dernier au prix d'une très faible augmenta tion de la perte de charge à travers le séparateur. Les plaques d'entretoise peuvent être planes, mais suivant encore une autre caractéristique de l'invention visant à rendre optimal le rendement de séparation, chaque plaque d'en tretoise est elle-même ondulée selon un profil identique à celui de l'ondulation des plaques ondulées principales. Il est alors avantageux que ces plaques d'entretoise soient plus rapprochées les unes des autres de part et d'autre de la zone de crête de l'on dulation de telle sorte qu'avec les étranglements des passages ménagés par les plaques ondulées principales, il est possible d'obtenir dans chaque canal formé, deux étranglements consécutifs dont la section transversale est réduite dans ses deux dimensions à à la fois. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple - - la Fig. 1 montre une vue en élévation d'une partie d'un séparateur de gouttes suivant l'invention, la plaque princi pale d'extrémité étant enlevée; - la Fig. 2 est une vue en plan de cette meme partie du séparateur; - la Fig. 3 en montre une vue en élévation latérale; - - la Fig. 4 est une vue en perspective de la partie conoernée du séparateur; - la Fig. 5 montre une vue en élévation analogue à la Fig. 1, d'un second mode de réalisation du séparateur suivant l'invention; - la Fig. 6 est une vue en plan de la partie du séparateur de la Fig. 5; - la Fig. 7 en montre une vue en élévation latérale; - la Fig. 8 montre une vue en perspective du séparateur des Fig. 5 à 7;; - la Fig. 9 montre une vue en élévation latérale analogue à la Fig. 3 d'un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la Fig. 10 montre une vue en plan de ce mode de réalisation et - la Fig. 11 en est une vue en perspective. Suivant le mode de réalisation représenté aux Fig. i 1 à 4, le séparateur de gouttes suivant l'invention comporte une série de plaques principales 1 réalisées par exemple en polyester armé ou en un chlorure de polyvinyle. Ces plaques sont espacées les unes des autres d'une distance égale qui peut être de l'ordre de 1 cm, par exemple. Elles sont ondulées en ce sens qu'elles présentent un profil en forme d'une période d'onde approximativement sinusoldale, leurs orientations étant généra- lement parallèles et verticales. Il est à noter que le terme "parallèle" ne doit être pris au sens géométrique du terme, seules les orientations générales des plaques étant parallèles. En effet, comme on peut le constater en examinant en particulier la Fig. 3, chaque paire de plaques 1 adjacentes définit un passage sinueux 2 qui comporte de haut en bas, tout d'abord une portion relativement large 3a se rétrécissant vers le haut, une portion d'étranglement 4 qui s'évase vers le haut, une portion médiane 5 de largeur relativement grande se rétrécissant de nouveau vers le haut, une seconde portion d'étranglement 6 qui s'évase progressivement vers le haut, et enfin une portion relativement large 3b dont l'extrémité est aussi large que l'extrémité extérieure de la portion d'entrée 3a. Naturellement, les limites de ces p#ortions ne sont pas clairement définies, étant entendu que le passage sinueux ne comporte aucune discontinuité. Comme connu en soi, les veines de gaz chargées de liquide en suspension entrant dans le séparateur par le bas, c'est-à-dire dans le sens de la flèche F, subissent dans les passages respectifs 2 des accélérations du fait de la présence des portions d'étrangelment 4 et 6, ce qui favorise la séparation des gouttes dans ces zones, gouttes qui du fait de leur inertie, se heurtent contre les plaques pour former un ruissellement de liquide évacué vers le bas. Le gaz débarassé de l'humidité sort par le haut du séparateur. Suivant l'invention, les plaques principales ondulées et parallèles 1 sont maintenues à leur écartement convenable par des entretoises 8 qui dans le mode de réalisation des Fig. 1 à 4, sont formées chacune par une plaque plane réalisée de préférence dans la même matière que celle des plaques principales. Les deux séries de plaques peuvent être réalisées par exemple par thermo-formage sous vide. Les bords 9 de ces entretoises 8 ont une forme sinueuse identique à celle des plaques principales et s'y adaptent donc parfaitement. Ils sont fixés à celles-ci sur toute leur longueur par tout procédé approprié, le collage ou la soudure aux ultra-sons étant des procédés préférés.L'écartement entre les entretoises 8 peut être choisi, d'une part en fonction de leur propre épaisseur et de celle des plaques principales 1 et, d'autre part, en fonction de la rigidité que l'on veut conférer en définitive à l'ensemble de la structure du séparateur. Une distance d'écartement égale à celle des plaques principales est une valeur préférée. Dans le mode de réalisation des Fig. 5 à 8, les plaques principales 1 ont la même forme que celles des plaques du premier mode de réalisation. Cependant, dans ce cas, le séparateur comporte des entretoises 10 planes et disposées par rangée en zig-zag les unes par rapport aux autres entre des paires de plaques adjacentes principales 1. Chaque entretoise 10 est jointive, par ses bords longitudinaux opposés aux bords correspondants des plaques adjacentes pour former des arêtes 11 qui suivent le profil des plaques principales 1 et qui sont fixées à celles-ci sur toute leur longueur par un procédé analogue à celui utilisé dans le premier mode de réalisation. Comme on peut le voir en particulier sur les Fig. 6 et 8, une telle construction du séparateur conduit à la formation de passages 12 d'écoulement du flux de section droite triangulaire variable qui est la plus faible dans deux zones 13 et 14 situées de part et d'autre des crêtes des ondulations dans les plaques principales 1 (Fig. 7). Bien entendu, les entretoises 10 peuvent être formees aussi bien par des feuilles séparées que par une seule feuille ondulée dont les sommets facilitent la fixation sur les feuilles 1. Selon le troisième mode de réalisation de l'invention représenté aux Fig. 9 à 11, le séparateur comporte des plaques principales 1 toujours identiques à celles décrites ci-dessus. Dans ce cas, les entretoises 15 sont également disposées par rangées en zig-zag entre des paires de plaques principales adjacentes, mais ces entretoises ne sont pas planes, mais ondulées elles-mêmes selon un profil identique à celui des plaques principales 1. Comme dans le cas des Fig. 5 à 8, ces entretoises sont jointives par leurs bords respectifs des bords des entretoises adjacentes pour former des arêtes 16 ondulées dans deux directions perpendiculaires, l'une des ondulations étant due à l'échancrure des bords et l'autre à la forme même des entretoises. Les passages 17 qui en résultent dans le séparateur, sont toujours de section droite triangulaire variable, mais la réduction de celle-ci dans les zones d'étranglement 18 et 19 (Fig. 9) situées de part et d'autre de la zone de crête est nettement plus importante.Par exemple, en supposant une ondulation sinusoldale des plaques principales 1, on obtient dans le cas des Fig. 1 à 4, une réduction de 9i de la section s à l'endroit le plus étroit de l'étranglèment par rapport à un passage non ondulé. Or, pour le cas des Fig. 9 à 11, cette réduction est de #2 x #2 = 2 dans la section la plus étroite t (Fig. 9) par rapport à un agencement non ondulé, toujours pour un profil sinusoldal des ondulations. On voit donc que l'on peut obtenir un rendement optimal dans un séparateur suivant l'invention, tout en réduisant au minimum les pertes de charges et en augmentant la rigidité de l'ensemble. L'épaisseur des plaques et des entretoises peut être réduite jusqu'à 0,35 mm et la section moyenne des passages peut aller jusqu'à 1 cm2. Il est à noter que les entretoises parallèles du mode de réalisation des Fig. 1 à 4 peuvent également présenter un profil ondulé, ce qui permet d'obtenir quant à l'efficacité de la séparation à peu près les mêmes résultats que ceux conférés par le mode de réalisation des Fig. 9 à 11. REVENDIC TIONS 1. Séparateur de gouttes, notamment pour réfrigérant industriel comportant une série de plaques ondulées parallèles et entretoisées définissant entre elles des passages sinueux capables d'arrêter les gouttes qui sont en suspension dans le flux gazeux traversant le séparateur, caractérisé en ce que lesdites plaques ondulées (1) sont fixées les unes aux autres à l'aide de séries de plaques d'entretoises (8; 10; 15) disposées respectivement entre chaque paire de plaques adjacentes (1) et dontles bords (9; 11; 16) suivent les ondulations des plaques ondulées et sont fixés à celles-ci sur toute leur longueur. 2. Séparateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites plaques d'entretoise (8; 10) sont planes. 3. Séparateur suivant l'une quelconque des dications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites plaques d'entretoise (8) sont parallèles. 4. Séparateur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites plaques d'entretoise (10; 15) sont disposées en rangées en zig-zag dans les intervalles séparant lesdites plaques principales (1). 5. Séparateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les bords longitudinaux de chaque plaque d'entretoise (10; 15) sont jointifs aux bords respectifs de deux plaques d'entretoise adjacentes, pour former des arêtes (11; 16) par lesquelles ces plaques d'entretoise sont fixées auxdites plaques principales. 6. Séparateur suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5 lorsqu'elles dépendent de la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites plaques d'entretoise (15) elles-memes sont ondulées et présentent un profil identique à celui des plaques principales (I). 7. Séparateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les ondulations des plaques principales (1) ont la forme d'une période approximativement sinusoldale. 8. Séparateur suivant les revendications 6 et 7, prises ensemble, caractérisé en ee que lesdites plaques d'entretoise (15) ont des ondulations dont la forme correspond à une période approximativement sinusoldale. 9. Séparateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est réalisé en matière plastique telle qu'un polyester ou un chlorure de polyvinyle. 10. Séparateur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que lesdites plaques principales (1) et lesdites plaques d'entretoise (8; 10; 15) sont assemblées par un procédé de collage ou de thermosoudage.