Brevet FR2472406A1 — publié le 19810703

L'invention concerne un procédé et une installation pour séparer à l'aide de la force centrifuge la fraction au poids spécifique le plus élevé d'un courant d'un milieu chargé de particules en suspension, dans lesquels le courant est d'abord dévié,à la suite de quoi a lieu, en contact direct avec la zone de courbure intérieure, une séparation par tourbillonnement avec un tourbillon tournant dans une chambre à tourbillon ou cyclone, et avec aspiration ou succion centrale de la partie ou fraction au poids spé- cifique le plus faible, le courant étant, à cette fin, in- troduit dans la chambre à tourbillon sous forme d'un courant tangentiel s'étendant sur toute la largeur de la chambre,et le milieu purifié, débarrassé des particules séparées, quittant la chambre à tourbillon par deux tubes plongeurs faisant saillie au milieu de la chambre à tourbillon de façon symétriquement opposée. Un procédé de ce type est décrit et représenté dans le Brevet allemand 21 60 415. Avec ce procédé, les particules séparées sont évacuées au moyen d'un courant partiel du-milieu, sortant tangen- tiellement de la chambre à tourbillon.-En particulier lorsqu'on veut rassembler et collecter les particules séparées au moyen d'une telle installation, il est nécessaire de monter à son aval un séparateur direct. C'est donc un but de l'invention de fournir un procédé et une installation du type indiqué au début grâce auxquels les particules séparées puissent parvenir directement de la chambre à tourbillon à un récipient collecteur, sans l'aide d'un-courant. Ce but est atteint par l'invention de façon simple, essentiellement par le fait que les parti- cules à séparer sont évacuées sous l'effet du courant secondaire à composante directionnelle axiale, en passant par des ouvertures ménagées dans les parois de limitation axiales, sans recourir à une aspiration agissant de l'exté- rieur. Un séparateur direct est ainsi fourni, sans dépense particulière, qui s'insère favorablement en particulier dans une installation de séparation de poussières à chambres de tourbillon multiples. De plus, on peut utiliser l'installation selon l'invention comme centrifugeuse, séparateur hydraulique, etc. De façon particulièrement avantageuse, l'installation selon l'invention peut être en liaison avec une soute à 2 2472406 poussière. Il est également souvent très judicieux d'utili- ser cette installation comme ensemble indépendant. D'autres développements de l'invention résultent des autres revendications ainsi que de la description des figures. C'est ainsi qu'il peut être utilement prévu de faire passer le milieu à traiter par une fente de passage tangen- tiel au moyen de laquelle les particules peuvent être séparées du milieu. Une installation adaptée à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est avantageusement constituée par une chambre à tourbillon dont les parois de limitation axiales présentent des ouvertures de sortie à proximité de la paroi cylindrique. Un développement de l'installation selon l'invention consiste en ce qu'à l'intérieur de la chambre à tourbillon un canal de circu- lation est ménagé, par la disposition d'un élément enforme d'arc. L'invention est expliquée plus précisément, au moyen d'exemples de réalisation, dans la description qui suit des dessins% - la figure 1 est une coupe transversale d'une ins- tallation séparatrice selon l'invention (coupe A-A de la figure 2); - la figure 2 est la coupe B-B de la figure 1; - la figure 3 représente la coupe transversale d'une variante de l'invention vue en coupe transversale (coupe D-D de la figure 4); - la figure 4 est la coupe C-C de la figure 3; - - la figure 5 montre une variante d'une installation séparatrice selon la figure 4; - la figure 6 représente le détail Y de la figure 5; - la figure 7 est une variante des figures 1 et 3. Les figures 1 et 2 montrent une installation de sépa- ration constituée essentiellement par une chambre à tour- billon 1 qui est formée par une paroi courbe 2 et deux parois de limitation axiales 15. Deux tubes plongeurs 8 venant de l'extérieur et opposés l'un à l'autre s'enfoncent coaxialement l'un à l'autre et de manière symétrique dans cette chambre 8. En outre, un canal d'entrée 12, s'étendant sur toute la largeur de la chambre, débouche tangentiellement dans la chambre. Les parois de limitation axiales comportent à proximité de la paroi 2 des fentes de sortie 14. La chambre à tourbillon est entourée par un carter de recueil 16 qui forme par sa partie inférieure une soute 7. Si maintenant on introduit par le canal 12 par exemple un courant de gaz chargé de particules en suspension, que l'on appellera courant de gaz brut Qro' il se forme à l'intérieur de la chambre à tourbillon 1 un tourbillon stationnaire tournant à très grande vitesse. Ce tourbillon est indiqué sur la figure 1 par les flèches 17. Par suite de ce tourbillon est induit à l'intérieur de la chambre à tourbillon 1 un écoulement secondaire, qui est représenté sur la figure 2 par les flèches 18. Sous l'action des forces centrifuges agissant à l'intérieur du tourbillon, les particules entraînées dans le milieu sont déplacées vers la paroi 2. A cet endroit, elles sont saisies par l'écoule- ment secondaire 18 et transportées dans le sens des parois axiales de limitation axiales 15. Dans le voisinage des arêtes formées par l'intersection de la paroi cylindrique 2 et des parois de limitation axiales 15, le courant d'écoulement 18 subit une déviation de 90 . De ce fait, les particules sont évacuées par les fentes 14 de sortie hors de la chambre à tourbillon 1. A cette occasion, elles se meuvent sensiblement tangentiellement à l'écoulement 18 pour passer par les fentes de sortie 14. Après avoir quitté la chambre à tourbillon 1, les particules tombent dans la soute 7. Le gaz purifié sort de la chambre à tourbillon sous forme d'un courant de gaz pur Qre- On a pu constater que même les particules les plus fines sont séparées grâce au fait que, sur leur parcours en direction des embouchures des tubes plongeurs, sous l'effet du courant d'écoulement secondaire 18, elles parviennent sur des trajectoires héli- coïdales allant en s'élargissant dans le tourbillon 17 et atteignent donc sûrement la paroi 2 de sorte qu'elles ne peuvent subir l'effet de succion des embouchures des tubes plongeurs. Il se forme ainsi dans le voisinage des tubes plongeurs une zone de séparation de fines très efficace. La figure 3 montre une chambre 4 à turbulence 1' qui est disposée à l'intérieur d'une paroi courbe 2' o 4 2472406 elle est entourée pour la plus grande partie par un canal de circulation 3. Le canal de circulation 3 est formé par un élément 4 à section transversale en arc qui, vu dans le sens radial, est disposé à une distance sensiblement constante de la paroi 2 et s'étend sur toute la largeur de la chambre. Comme le montre la figure 4, les parois de limitation axiales du canal de circulation présentent des fentes de sortie 5 par lesquelles, lorsque la chambre à tourbillon io est en action, les particules à séparer du fluide sont évacuées et arrivent dans la soute 7. Des fentes de sortie analogues 14' peuvent également être prévues dans les parois de limitation axiales 15 de la chambre à tour- billon 1'. Dans cette variante de réalisation, il se produit un mécanisme de séparation, très favorable du point de vue technique d'écoulement, des particules en dispersion gr6ce au fait qu'au centre Z, par exemple, selon la figure 4, il n'est aspiré qu'un volume de courant partiel. On obtient ainsi des temps de séjour de longue durée, par exemple des particules fines de poussière dans la chambre à tourbillon 1', de sorte que ces particules sont transportées plus facilement vers l'extérieur hors de la zone de séparation des fines voisine des tubes plongeurs 8. L'écoulement dans le canal de circulation 3 s'enrichit par exemple en parti- cules de poussière grace à l'arrivée continue de gaz brut Qre dans une proportion telle que la charge limite est dépassée et que, par conséquent, les particules sont évacuées facile- ment et de façon continue par les fentes de sortie 5. De ce fait, la fraction de gaz pur Qre aspirée est considérablement améliorée en qualité. Il ressort de la figure 5 que des fentes de sortie ' et 14' sont prévues suivant un mode de réalisation parti- culier. Dans ce mode de réalisation, il est tenu compte du fait que les particules sont évacuées en suivant des trajec- toires sensiblement tangentielles à l'écoulement secondaire. Dans le canal de circulation 3 prend naissance l'écoulement secondaire 9. La figure 6 montre clairement que, grSce-au décalage réalisé entre les parois de limitation, il peut être prévu une autre fente d'évacuation 6. 2472406 La figure 7 montre en section transversale une chambre à tourbillon avec fente de sortie tangentielle 10. Cette fente est agencée de façon à évacuer régulièrement hors de l'écoulement de paroi 11, les particules de poussière. 6 2472406 REVENDICATIONS 1. Procédé pour séparer,! l'aide de la force centrifuge, d'un courant d'un milieu chargé de particules en suspension, la fraction au poids spécifique le plus élevé, dans lequel le courant est d'abord dévié suivant une trajectoire courbe, à la suite de quoi a lieu, en contact direct avec la zone de courbure intérieure, une séparation par tourbillonnement au moyen d'un tourbillon tournant dans une chambre à tour- billon ou cyclone et avec aspiration centrale de la fraction au poids spécifique le plus faible, le courant étant, à cette fin,introduit dans la chambre à tourbillon sous forme d'un écoulement tangentiel s'étendant sur la totalité de la largeur de la chambre, et le milieu purifié, débarrassé des particules séparées, quittant la chambre à tourbillon par deux tubes plongeurs faisant saillie de la chambre à tourbillon de façon symétriquement opposée, caractérisé en ce que les particules à séparer sont évacuées sous l'effet du courant secondaire à composante directionnelle axiale en passant par des ouvertures ménagées dans les parois de limitation axiales, sans recourir à une aspiration agissant de l'extérieur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu passe par au moins une fente d'évacuation tangentielle (10) par laquelle les particules sont évacuées de façon-complémentaire. 3. Installation adaptée à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 dans laquelle la chambre à tour- billon est formée par une cavité approximativement cylindri- que, qui est délimitée dans le sens axial par des parois parallèles à partir desquelles deux tubes plongeurs font saillie de façon symétriquement opposée vers le centre axial et radial de la chambre, ladite chambre comportant un canal d'entrée tangentiel s'étendant sur la totalité de la largeur de la chambre, caractérisée en ce que les parois de limita- tion axiales de la chambre à tourbillon comportent des fentes d'évacuation (5) à proximité de la paroi cylindrique (2). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la paroi cylindrique (2) comporte au moins une fente à direction d'évacuation tangentielle (10). 5. Installation selon la revendication 3 ou 4, caracté- risée en ce que la chambre à tourbillon comporte un élément en forme d'arc (4) s'étendant sur la totalité de la largeur de la chambre et disposé approximativement coaxialement aux tubes plongeurs. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les parois de limitation axiales du canal de circulation fDrmé par l'élément (4) comportent des fentes d'évacuation (5, 6). 7. Installation selon une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que les fentes d'évacuation (5, 6, 14) sont en liaison avec une soute de recueil de poussière.