Brevet FR2483260A1 — publié le 19811204

1. La présente invention concerne un hydrocyclone pour la séparation d'un mélange de substances en une frac- tion acceptable et une fraction de rejet incorporant des substances sales, l'hydrocyclone étant constitué d'une cham- bre de séparation comprenant partiellement une partie cylin- drique munie d'au moins un connecteur d'alimentation tan- gentiel en mélange de substances et d'un tube de sortie coaxial pour la fraction acceptable, et partiellement, un cône de tri dans le prolongement de la partie cylindrique, ayant à son sommet une ouverture de sortie de la fraction de rejet. On utilise couramment des hydrocyclones dans les usines de cellulose et de papier dans le but d'extraire de la suspension de fibres des substances sales telles que du sa- ble,du liège et des morceaux de branches, des particules mé- talliques. La suspension de fibres à purifier est introdui- te sous pression dans l'hydrocyclone, dans le cône de tri convergeant duquel elle est entraînée suivant un mouvement de rotation rapide provoquant une force centrifuge sous l'effet de laquelle les substances composant la suspension de fibres ayant des densités différentes se trouvent sépa- rées. Alors que les tourbillons de la suspension de fibres progressent vers le sommet du cône de tri, les substances 2. ayant les densités les plus élevées, telles que le sable, sont projetées sur les parois du cône, et les particules de sable se déplacent selon des trajets hélicoïdaux en suivant ces parois vers l'ouverture de sortie d'un diamètre relati- vement petit située au sommet du cône. Dans le voisinage de l'ouverture de sortie o les particules de sable tournent suivant une orbite presque circulaire, c'est-à-dire dans un plan presque invariable perpendiculaire à l'axe, et o la vitesse du mouvement de rotation est élevée, on a consta- té que des sillons des parois du cône s'usaient petit à pe- tit par frottement, en particulier lorsque l'hydrocyclone est enmatière plastique. Dans certains cas, les sillons de- viennent si profonds que l'extrémité étroite du cône de tri se coupe totalement. Il en résulte alors que la suspension de fibres se trouvant dans l'hydrocyclone est déchargée dans l'espace ambiant. Une installation à hydrocyclone précédant par exemple une machine à papier pouvant comprendre un grand nombre de cyclones séparés, lesquels doivent fonctionner en continu d'une manière parfaite pour la purification de la suspension de fibres acheminée vers la machine, une panne inattendue de l'un des hydrocyclones peut dans le pire des cas provoquer l'arrêt de lamachine à papier, ce qui entraîne évidemment des pertes de production. En outre, la décharge dans l'espace ambiant d'une suspension de fibres chaudes peut provoquer des accidents au personnel. On sait dans l'art antérieur,dans le but d'éliminer les inconvénients cidessus, équiper les hydrocyclones d'une chemise extérieure qui entoure le cône de tri. Un espace fermé reste alors formé entre le cône et la chemise extérieu- re, dans lequel le mélange de substances peut se décharger lorsque le cône est totalement usé. Dans cet espace, un élé- ment permet de signaler qu'une fuite s'est produite. Dans l'hydrocyclone précédent, on peut empêcher une fuite vers l'espace ambiant à la suite de la fracture d'un cône de tri. Si la chemise extérieure est constituée d'un matériau transparent, il est en outre possible d'observer visuellement l'état d'usure du cône,celui-ci se présentant sous la forme de sillons circulaires à 'l'intérieur du cône. Comme dans chaque plan perpendiculaire à l'axe du cône de tri,la force centrifuge agissant sur les particules d'impure- tés est constante (la vitesse périphérique et le rayon de l'orbite sont constants),la profondeur d'usure des sillons est constante sur toute la longueur circonférentielle et l'usure est uniforme.Cela,à son tour,a pour conséquence que le cône de tri,au moment o il sera défaillant,se coupera com- plètement en une seule fois et qu'une grande quantité de la suspension de fibres sera éjectée dans l'espace intérieur.Ce- la a un effet néfaste sur la capacité de purification de l'hydrocyclone, étant donné que les rapports entre pressions, entre autres choses,seront modifiés.En outre,l'hydrocyclone en question sera d'une fabrication coûteuse,une seconde che- mise séparée devant être placée autour du cône de tri. L'hydrocyclone de la présente invention permet d'éliminer les inconvénients précédents. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 représente une coupe longitudinale d'un hydrocy- clone selon un premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne II-II de la figure 1; et Les figures 3 à 6 sont une vue en coupe,comme la figure 2,d'autres modes de réalisation de la présente invention. En liaison avec la figure 1, la chambre de sépa- ration d'un hydrocyclone comprend partiellement une partie cylindrique 1 équipée d'un connecteur d'alimentation tangen- tiel 2, grâce auquel le mélange de substances à purifier est introduit sous pression. Dans la partie cylindrique 1 s'étend un tube de sortie 3, fixé coaxialement au couvercle de cette partie, qui permet l'évacuation de la fraction acceptable sé- parée du mélange de substances. La seconde partie de la chambre de séparation com- prend un cône de tri 4 sur le prolongement de la partie cy- lindrique 1; à son sommet, le cône a une ouverture de sortie 4. de la fraction à rejeter qui a été séparée du mélange de substances par suite du mouvement tourbillonnant. Comme représenté en figure l,l'enveloppe extérieu- re du cône de tri 4 présente une ligne évidée 6 s'étendant sur toute sa longueur et sur les bords de laquelle a été fi- xée une bande cannelée 7 aux extrémités fermées, ce qui a pour effet de former une chambre fermée 8 sur la ligne 6. Comme représenté dans les figures 2 à 6, la ligne 6 peut avoir la forme d'un sillon ou d'une troncature.Lors- que la ligne est un sillon, un sillon en forme de V ou de U comme représenté dans les figures 2 ou 3, aura la préféren- ce. Dans les modes de réalisation représentés dans les figu- res 4, 5 et 6, la ligne est une troncature, ou découpe qui est peut être équivalente à un segment ou à une faucille (fi- gure 6). Comme le montre la figure 5, une ligne évidée ayant la forme d'une troncature segmentée peut encore com- porter un sillon. Il va de soi que la ligne en forme de faucille de la figure 6 peut également comporter un sillon en V ou en U. En outre, le sillon peut avoir la forme d'une hélice au pas de valeur modérée autour du cône 4; l'impor- tant est qu'il s'étende sur la totalité de la longueur du cône de tri. L'épaisseur de la paroi du cône 4 au droit de la ligne 6 est de préférence de 0,6 à 0,4 fois son épaisseur normale. Si la bande 7 de la cannelure est constituée d'un matériau transparent, l'usure progressive du cône 4 à l'endroit de la ligne 6 peut être contrôlée visuellement; dans le cas o une perforation apparaît sur la ligne, il y a alors une légère fuite entre laligne et la chambre 8. Il est également possible de faire une ouverture 9 dans la bande 7, auquel cas la bande n'aura pas besoin d'être en matériau transparent étant donné que, quel que soit le point de perforation de la ligne 6, la chambre 8 se remplira relativement rapidement de la suspension, et la fuite se pro- duira maintenant dans l'ouverture 9 pour s'échapper vers l'espace ambiant. Lorsqu'une telle fuite apparalt, l'ouver- 5. ture 9 peut être fermée, par exemple avec un bouchon vissé, à la suite de quoi, les conditions de pression à -l'intérieur du cyclone seront rétablies et aucune perturbation ne se produira dans la capacité de purification du cyclone. Il est possible, dans l'optique d'un contrôle automatique de la fuite, de monter dans l'ouverture 9, un transmetteur de pression, ou un moyen de mesure de la con- ductivité électrique, une impulsion ainsi produite signalant la présence d'une fuite. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 6. REVENDICATIONS 1 - Hydrocyclone pour séparer un mélange de substan- ces en une fraction acceptable et en une fraction de rejet contenant des substances sales, comprenant une chambre de séparation qui est constituée partiellement d'une partie cy- lindrique (1) comportant au moins un connecteur d'alimenta- tion tangentiel (2) en mélange de substances et un tube de sortie coaxial (3) de la fraction acceptable, et partielle- ment d'un cône de tri (4) sur le prolongement de la partie cylindrique (1) , ayant à son sommet une ouverture de sortie (5) de la fraction de rejet, caractérisé en ce que l'envelop- pe du cône de tri (4) comporte au moins une ligne évidée (6) s'étendant sur une partie ou sur la totalité de sa lon- gueur, à la suite de quoi, alors que l'épaisseur de la paroi du cône de tri est sensiblement réduite par rapport à sa va- leur originale par suite de l'usure provoquée par la frac- tion de rejet, une perforation se produit dans la ligne évi- dée (6), la fuite ainsi formée étant récupérée dans une cham- bre fermée (8) située à l'extérieur du cyclone, chambre constituée par la fixation sur les bords de la ligne évidée (6) d'une bande rainurée (7) aux extrémités fermées. 2 - Hydrocyclone selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la ligne évidée (6) comprend un sillon ou une troncature parallèle à la génératrice de l'enveloppe exté- rieure du cône de-tri (4). 3 - Hydrocyclone selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que le sillon a la forme d'un V ou d'un U. 4 - Hydrocyclone selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la troncature a la forme d'un segment. 5 - Hydrocyclone selon la revendication 4, caracté- risé en ce que la troncature comporte en outre un sillon en V ou en U. 6 - Hydrocyclone selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la troncature a une section en forme de fau- cille. 7 - Hydrocyclone selon la revendication 6,caractéri- sé en ce que la troncature comprend un sillon en V ou en U.