Brevet FR2462189A1 — publié le 19810213

ELIMINATEUR DE LIQUIDE Dans de nombreuses opérations, il est nécessaire d'extraire de la vapeur et/ou des particules de liquide, qui peuvent également contenir des solides, d'un gaz dans lequel elles sont entraînées ou en suspension, soit du fait que le gaz doit être libéré du liquide entralné avant de pouvoir être utilisé, soit qu'il doit être déchargé dans l'atmosphère, soit également du fait que le liquide formant la vapeur est lui-même utilisable et constitue un produit récupérable de valeur. On a utilisé différents dispositifs pour extraire des liquides entraînés par des gaz. A cet égard, on peut citer les dispositifs décrits dans les bre- vets des Etats-Unis d'Amérique Nos. 808 897, 1 603 878, 2 643 736, 3 338 035, 3 358 580, 4 072 478 et 3 870 488. D'une façon générale, les dispositifs connus ne permettent pas de remplir les trois fonctions suivantes: haut degré d'élimination des vapeurs et liquides, grand débit volumique et faible perte de charge au travers de l'éliminateur. Le dispositif faisant l'objet du brevet américain No. 3 870 488, tout en étant généralement efficace, est affecté par une certaine déficience en ce qui concerne la rentabilité et l'efficacité. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des réalisations connues et elle concerne un éliminateur de liquide dans lequel il est prévu des lames ou ailettes pour séparer et retenir du liquide entraîné par un gaz s'écoulant rapidement. Chaque lame comprend une paire de parties, disposées en opposition ou symétriquement, de courbes planes correspondant à des arcs principaux. De préférence, ces arcs principaux sont constitués par des portions de 900 d'une courbe plane, telle qu'un cercle. Cependant, ces arcs principaux peuvent être compris entre 200 et 90 . Dans certains modes de réalisation, des arcs secondaires plus petits s'étendent vers l'intérieur à partir des extré- mités libres ou ouvertes des arcs principaux. Ces arcs secondaires correspon- dent de préférence à des portions de 45. Ils peuvent cependant être compris entre 0 et 900. Dans les deux cas, l'arc de zéro degré correspond à une droite perpendiculaire à la direction d'écoulement du gaz quand les lames sont placées dans une position non-inclinée. 2 2 46218 9 Chaque arc s'étend sur toute la hauteur verticale, parfois appelée lon- gueur verticale, de la larie, ladite hauteur étant mesurée entre l'extrémité supérieure et l'extrémité inférieure de la lame, c'est-à-dire qu'elle définit la hauteur verticale des lames constituant un éliminateur tel que celui de la Figure 2 o le liquide retenu s'écoule hors des lames par gravité. Il est à noter que les lames peuvent également être disposées horizontalement dans le cas d'un écoulement vertical du gaz. Il est en outre à noter que les lames peuvent être inclinées de différents angles par rapport à l'écoulement gazeux en vue de satisfaire à des conditions particulières. Les bords laté- raux des lames, à leurs extrémités de droite et de gauche sur les figures, seront appelés dans la suite les extrémités horizontales des lames. En outre, la largeur des lames, c'est-à-dire la dimension mesurée entre leurs extrémités de droite et de gauche en considérant la Figure 2, ce qui corres- pond à la longueur horizontale, ou bien à la longueur dans la direction d'écoulement du fluide, sera appelée, de façon arbitraire, la "profondeur" des lames. Chaque lame ayant le profil incurvé caractéristique de la présente in- vention peut être agencée de façon à être supportée par un châssis, en com- binaison avec une série d'autres lames coopérantes placées dans des posi- tions transversalement espacées en vue de former, entre les lames de chaque paire, des trajets parallèles dans lesquels se déplace le fluide. Un éliminateur de vapeur, de brouillard et/ou de liquide comprenant lesdites lames qui sont placées côte à côte, comme cela sera décrit de façon plus détaillée dans la suite, permet d'augmenter sensiblement le débit volumique de gaz tout en réduisant la perte de charge au travers de l'éliminateur et en permettant d'obtenir une élimination du liquide qui est plus- complète qu'avec les appareils de types connus. 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 vue isométrique, à échelle réduite, d'un éliminateur de liquide comprenant un ensemble typique de lames conforme à la présente invention. La Figure 2 est une vue en plan modifiée de trois lames disposées ver- ticalement, qui interviennent dans l'éliminateur de la figure 1. LesFigures3, 4 et 5 sont des vues en plan représentant des lames ayant trois formes modifiées. Les Figures 6, 7 et 8 sont des vues en plan représentant respectivement des lames comportant des profils modifiés. 3 2462189 La Figure 9 est une vue en plan représentant une lame pourvue d'un em- bout arrondi dans la zone d'intersection des arcs. Les Figures 10 et 11 sont des vues en plan représentant respectivement des plaques perforées destinées à maintenir respectivement en position les lames des Figures 3 et 5. La Figure 12 est une vue en plan d'une entretoise à encoches, formée normalement d'une cornière et servant à maintenir en position les lames de la Figure 3. La Figure 13 est une vue latérale de l'entretoise de la Figure 12. La Figure 1 représente un mode de réalisation d'un éliminateur de liquide dans lequel on peut monter et utiliser les lames agencées selon l'invention. Cet appareil comprend un carter ouvert à ses extrémités et pourvu d'une partie supérieure horizontale 10 et d'un fond 11, qui sont reliés par deux côtés ver- ticaux 12 de manière à laisser subsister des extrémités ouvertes opposées 13 par lesquelles on peut faire passer un gaz chargé de liquide. Une série de lames, désignées par B, disposées verticalement, remplissent le carter du haut en bas, l'ensemble de lames s'étendant d'une extrémité ouverte 13 du carter à l'autre. Des supports d'entretoisement 15, fixés sur le carter dans une zone adjacente à sa partie supérieure 10 et à sa partie inférieure Il (Fig. 2) s'accrochent sur les extrémités des lames (l'extrémité de gauche ayant-été seulement représentée pour illustrer la structure), afin de les maintenir dans des positions espacées et parallèles, comme indiqué sur la Figure 2. Une barre centrale de renforcement 14, pourvue d'encoches, s'étend entre et est fixée sur les côtés 12 et comporte des encoches dans lesquelles-viennent s'appuyer les parties médianes des extrémités horizon- tales des lames P de façon à être maintenues dans une condition stable et à absorber les forces exercées par le courant de gaz passant dans l'éli- minateur. Des plaques perforées telles que celles indiquées sur les Fig. 10 et 11 peuvent être utilisées à la place des supports d'entretoisement et de la barre encochée de renforcement 14. Sur la Figure 2, on a représenté des lames correspondant à un mode de réalisation de l'invention dans la condition o elles sont disposées dans l'éliminateur; on a arbitrairement représenté trois lames pour illustrer l'agencement adopté. Dans ce mode de réalisation, chaque lame B est identique aux autres, et elle est constituée d'une tôle profilée suivant une configu- ration incurvée dans la direction de sa longueur afin de former des coudes essentiellement à angle droit entre les parties de courbe plane 17 corres- pondant aux arcs placés en opposition. Les lames sont juxtaposées l'une par rapport à l'autre suivant une relation uniforme, symétrique et espacée, de façon à définir des trajets 20 d'écoulement rapide du courant gazeux dans la direction des flèches 21. Chaque lame B comporte à ses extrémités horizontales des moyens de fixa- tion conformes à la présente invention. Un moyen de fixation a été représenté sur la gauche de la Figure 2. Les lames, formées d'une matièreélastique, sont emboUtées et fixées dans une ouverture 25 ménagée dans des supports de retenue 15. Les supports 15 s'accrochent seulement sur une partie limitée de la longueur verticale de la lame de façon à éviter toute perte de surface active sur les lames. Les lames selon l'invention sont fabriquées de préférence à partir d'aluminium, d'une résine thermoplastique ou d'une résine thermodurcissable, notamment des matières plastiques renforcées par des fibres de verre. Il est également possible de les réaliser en acier inoxydable ou en autres alliages métalliques. Le choix des matières fait également intervenir des paramètres comme le prix de revient et la compatibilité avec l'environnement en ce qui concerne la température et la nature des fluides avec lesquels les lames doivent entrer en contact. Comme exemples de résines pouvant être uti- lisées, on peut citer l'oxyde de polyphénylène, le chlorure de polyvinyle, le polytétrafluoréthylène, des esters vinyliques et des polyesters, etc. On a mis en évidence sur les Figures 3, 4 et 5, les profils de trois modes de réalisation de lames selon l'invention. Comme indiqué sur la Fig. 3, le premier mode de réalisation est composé de deux arcs principaux et de deux arcs secondaires. Chacun des arcs principaux 20 est constitué par une partie de cercle comprise entre 45 et 900 et de rayon R. L'arc secondaire 22 est constitué par une partie de cercle comprise entre O et 450 et de rayon R/2. L'espacement D entre lames est normalement égal au rayon R. Cependant, cet espacement peut être modifié en vue de faire varier sensiblement le degré d'élimination du liquide ou brouillard entraîné par le gaz. Ce liquide ou brouillard entraîné se compose de diverses quantités de particules distinctes de dimensions différentes. Quand le gaz entraînant le liquide passe au tra- vers des lames parallèles, les forces centrifuges engendrées obligent les gouttelettes à entrer en contact avec les surfaces des lames, ce qui les sépare du courant gazeux. En modifiant les angles des arcs, à la fois prin- cipaux et secondaires, et en faisant varier l'espacement D entre lames, il est possible d'atteindre un rendement maximal-d'enlèvement de liquide indé- pendamment des dimensions de gouttelettes pouvant exister dans le courant gazeux. Dans le second mode de réalisation, représenté sur la Figure 4, un seul arc secondaire est prévu. Dans cette structure, on peut faire varier l'angle d'arc secondaire entre O et 90 . 22462 18 9 Dans le troisième mode de réalisation, représenté sur la Figure 5, les arcs secondaires 22 ont été supprimés. Le choix entre les différents modes de réalisation représentés sur les Figures 3, 4 et 5 est fonction dans une large mesure de l'application finale envisagée. Ainsi, le mode de réalisa- tion de la Figure 3 est de préférence utilisé lorsqu'il faut obtenir une efficacité maximale en relation avec des impératifs de contrôle de la pollu- tion de l'air. Le mode de réalisation de la Figure 5 est de préférence utilisé dans des applications faisant intervenir des tours de refroidissement. Les modes de réalisation de toutes les figures peuvent être utilisés dans une des applications connues, en fonction des objectifs désirés. Les Figures 6, 7 et 8 représentent des profils modifiés par rapport au profil de base représenté sur la Figure 3, ces figures montrant comment on peut faire varier l'angle d'intersection des arcs primaires. La Figure 8 montre en particulier un mode de réalisation très avantageux dans lequel les arcs constituent des parties d'une courbe plane, ovale ou elliptique, définie par les longueurs a et b. Les performances obtenues avec des lames comportant des arcs de forme ovale sont tout à fait comparables en efficacité à ce qu'on obtient avec des arcs basés sur d'autres surfaces planes, telles qu'un cercle, tout en procurant un avantage distinct du fait qu'on utilise dans les lames comportant ce profil des quantités moins grandes de matière. Il est évident que le second et le troisième mode de réalisation mentionnés ci-dessus peuvent comporter ces profils modifiés. Il est à noter que l'intersection des arcs suivant une saillie à angle vif ne peut être adoptée en pratique que dans le cas de lames fabriquées en métaux. Lorsqu'on utilise des matières plastiques pour la fabrication des lames, on prévoit dans la zone d'intersection une saillie de profil arrondi, comme indiqué sur la Figure 9. Les arcs principaux 20 se coupent ou se re- joignent dans la zone de la saillie 28, qui a un contour arrondi corres- pondantà un rayon qui est couramment compris entre environ 6,4 et 8 mm. Cependant, ces dimensions ne doivent pas être considérées comme limitatives. La prévision d'une telle saillie arrondie permet une meilleure adaptation aux capacités de formage des machines industrielles, et il est également possible d'obtenir une zone de jonction plus robuste. Les lames conformes à la présente invention présentent de nets avantages par rapport à celles utilisées jusqu'à maintenant. Les économies sur les ma- tières de construction sont de l'ordre d'environ 60%. On obtient, en outre, d'excellentes caractéristiques d'élimination de liquide pour des baisses de pression statique comparables et, également, on dispose d'une plus grande souplesse d'adaptation pour éliminer des gouttelettes rentrant dimensionnelle- ment dans une plus large gamme. 224 62189 Dans des systèmes à écoulement horizontal de gaz, il est possible d'uti- liser des lames conformes à la présente invention, qui ont toute longueur verticale désirée, la longueur particulière choisie étant fonction de l'ap- plication particulière envisagée et des objectifs souhaités. Par exemple, on peut utiliser en pratique des lames ayant une longueur verticale de 3, 6m dans des éliminateurs destinés à traiter un grand volume de gaz dont la teneur en liquide est comprise entre des valeurs faibles et moyennes. Dans des installations o la teneur en liquide du courant de gaz est élevée, la longueur verticale des lames, dans chaque carter d'éliminateur contenant le même nombre de lames et pourvu de son propre système de vidange, est prudamment réduite, par exemple de 3,6m jusqu'à 1,5m de façon que l'instal- lation ne soit pas surchargée par du liquide à proximité des parties infé- rieures des lames. L'ensemble de lames ayant les formes et dimensions indi- quées ci-dessus et qui peuvent être utilisées de la façon la plus avanta- geuse dans un carter d'éliminateur conforme à celui de la Figure 1, permet une adaptation économique du prix de revient du carter à une forme de réa- lisation ou à une autre, en relation par exemple avec le profil et l'agen- cement du conduit utilisé pour canaliser le gaz chargé en liquide jusqu'aux éliminateurs qui sont nécessaires pour enlever la fraction désirée de liquide contenue dans le courant gazeux. La Figure 10 représente un moyen de support de lames utilisable dans un éliminateur destiné en particulier à être employé dans des tours de refroi- dissement. Ce moyen de retenue comprend une plaque 30 pourvue de fentes 32 dans lesquelles sont insérés les arcs des lames de l'éliminateur. Les lames élastiques viennent s'emboîter en position, ce qui assure une fixa- tion solide de la lame sur la plaque perforée dans une position prédéterminée. La Figure 11 représente un moyen de retenue de lames qui convient en particulier pour être utilisé dans des appareils de contrôle de la pollution de l'air. Le moyen représenté sur la Figure 11 diffère de celui de la Fig.10 seulement en ce que la plaque perforée 10 comporte des encoches 42 d'une configuration différente en vue de recevoir les arcs secondaires prévus dans les lames de l'éliminateur, et qui s'avèrent préférables pour l'application particulière envisagée. La Figure 12 représente un moyen de retenue de lames qui s'est avéré particulièrement efficace. Le support 30 comporte des ouvertures 32 dans lesquelles sont commodément emboîtées les lames élastiques. Les ouvertures sont pourvues d'entrées évasées 34 permettant de maintenir solidement les lames en position, lesdites ouvertures étant espacées d'une distance prédéterminée, désignée par D. 24 62 18 9 La Figure 13 est une vue latérale du support d'entretoisement représenté sur la Figure 12, la ligne en traits interrompus définissant le niveau des ouvertures 25. Bien qu'on ait mentionné en particulier dans la description faite ci- dessus qu'on utilisait un certain moyen de retenue de lames, il va de soit qu'on peut modifier ce moyen de retenue en fonction des objectifs, de l'en- vironnement et des circonstances existantes. Dans toutes les variantes, les lames d'éliminateur selon l'invention peu- vent comporter des palettes de retenue et des encoches striées, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 3 870 488. Les rayons R et R/2 indiqués ci-dessus pour définir les arcs principaux et les arcs secondaires peuvent être modifiés, de même que l'espacement entre les lames, en correspon- dance à des impératifs ou des commodités d'application dans des conditions particulières d'utilisation. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses varian- tes 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. 2246 218 9 REVENDICATIONS 1.- Appareil éliminateur pour enlever l'humidité contenue dans un courant gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison des lames (B) d'élimi- nation d'humidité de profil incurvé continu, chaque lame comprenant deux arcs (20) ayant des surfaces concaves mutuellement opposées, et des moyens (12, 14, ) destinés à supporter les lames dans une relation d'espacement et de pa- rallélisme et à définir avec elles des trajets d'écoulement du courant gazeux depuis une entrée située à une extrémité des lames jusqu'à une sortie située à l'autre extrémité desdites lames, une lame située d'un côté d'un desdits trajets ayant une surface convexe placée en regard d'une surface concave d'une lame semblable située de l'autre côté du même trajet. 2.- Appareil éliminateur pour enlever l'humidité contenue dans un courant gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison des lames (B) d'élimi- nation d'humidité de profil incurvé continu, chaque lame comprenant deux arcs (20) reliés entre eux et correspondant à des surfaces concaves mutuellement opposées, ainsi que des moyens (12, 14, 15) destinés à supporter lesdites lames dans une relation d'espacement et de parallélisme et à définir avec elles des trajets d'écoulement du courant gazeux depuis une entrée située à une extrémité des lames jusqu'à une sortie située à l'autre extrémité desdites lames, une lame située d'un côté d'un desdits trajets ayant une surface con- vexe placée en regard d'une surface concave d'une lame semblable située de l'autre côté du même trajet. 3.- Lame pour appareil éliminateur d'humidité, agencée pour être utili- sée avec d'autres lames semblables en vue de créer des trajets d'écoulement d'un courant gazeux contenant des liquides entraînés à éliminer, caractérisée en ce qu'elle comporte des extrémités d'amont et d'aval, en ce qu'elle a une configuration incurvée et en ce qu'elle comporte deux arcs placés dans des positions mutuellement opposées et dont les surfaces convexes (20,22) sont tournées l'une vers l'autre, les arcs étant joints en un sommet commun (28). 4.- Lame selon la revendication 3, caractériséeen ce que les arcs correspondent des parties comprises entre 20 et 900 d'une courbe plane. 5.- Lame selon la revendication 3, caractériséeen ce que les arcs correspondent à des parties comprises entre 45 et 900 d'une courbe plane. 6.- Lame selon la revendication 4, caractérisée en ce que les arcs correspondent à des parties comprises entre 20 et 90 d'un cercle. 7.- Lame selon la revendication 4, caractérisée en ce que les arcs correspondent à des parties comprises entre 45 et 900 d'un cercle. 246 218 9 8.- Lame selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un arc secon- daire (22) est relié aux extrémités ouvertes de chacun des arcs principaux (20), les surfaces concaves des arcs secondaires (22) étant dirigées vers les surfaces concaves des arcs principaux (20). 9.- Lame selon la revendication 8, caractérisée en ce que les arcs secondaires correspondent à des parties comprises entre environ 0 et 900 d'un cercle. 10.- Lame selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'un arc secon- daire correspond à une partie de 00. 11.- Lame selon la revendication 9, caractérisée en ce que les deux arcs secondaires sont supérieurs à 0 . 12.- Lame selon la revendication 8, caractérisée en ce que les arcs principaux sont constitués par des parties de 45 à 900 d'un cercle. 13.- Lame selon la revendication 4, caractérisée en ce que les arcs correspondent à des parties d'une ellipse. 14.- Lame selon la revendication 4, caractérisée en ce que les arcs correspondent à des partiesd'un ovale.