Brevet FR2498944A1 — publié le 19820806

L'invention se rapporte à un filtre à chambre de turbu- lence destiné à séparer des matières solides d'un courant de gaz, comportant une chambre de turbulence cylindrique et des tubes plongeurs s'étendant l'un vers l'autre en partant des extrémités de la chambre, destinés à évacuer l'air purifié. L'air à purifier reçoit dans la chambre de turbulence une énergie rotationnelle. Dans de nombreux cas, par exemple lorsqu'il s'agit de- chambres,..fdiamatre, il est souhai- table ou nécessaire de convertir l'éneï.g courant de gaz purifié en énergie de pression et de d e ainsi les pertes de pression à l'intérieur du filtre. A cette fin, on sait prévoir à l'extérieur de la chambre dans le ca- nal de sortie de gaz purifié, des chambres de contre-rotation. De telles chambres sont des éléments de construction supplé- mentaires qui, de plus, occupent beaucoup de place, le dia- mètre de ces chambres étant en général plus grand que le dia- mètre de la chambre de turbulence elle-même. Lorsqu'on a des chambres de turbulence montées en série, de telles cha*brès de contre-rotation disposées à l'extérieur peuvent contrain- dre à augmenter de façon correspondante les intervalles entre les chambres de turbulence élémentaires, ce qui est une nou- velle source d'augmentation de l'encombrement d'un tel filtre à chambres de turbulence (DE - OS 26 25 422). L'invention a pour but de créer une possibilité de con- vertir l'énergie rotationnelle sans avoir à prévoir d'éléments de construction extérieurs supplémentaires. Ce résultat est obtenu par l'invention grâce au fait qu' il est prévu entre les extrémités d'entrée des tubes plongeurs situées à l'intérieur un élément de guidage avec un système de pales radiales. Des développements avantageux d'un élément de guidage selon l'invention sont objet des sous-revendications. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d' exemple, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un élément filtrant à chambre de turbulence du type à quatre étages: - la figure 2 est une coupe transversale effectuée sui- vant la ligne II-II de la figure 2; - les figures 3 d 5 montrent des r. odcz d- 2-aizaLVfn aï, -- o s de contre--ota-icn sG1cr î'irz- On a représenté en coupe longitudinale à la figure 1 un élément filtrant 2 du type à quatre étages. L'élément filtrant comporte un canal d'écoulement 12 auquel sont raccordées les quatre chambres de turbulence 4 à 10, chacune par une arête vive 14 de sortie de courant et une arête arrondie 16 d'arri- vée de courant. Entre l'entrée 18 et la sortie 20, la section transversale du courant d'écoulement 12 diminue par étages successifs d'une chambre à l'autre de façon que l'on obtienne pour toutes les chambres une vitesse d'écoulement identique. Le courant volumétrique de gaz à purifier Ql est réduit chaque fois d'un courant volumétrique de gaz purifié Q3 qui sort par les tubes plongeurs 22 qui, en partant des parois terminales de la chambre de forme sensiblement cylindrique, s'étendent l'un vers l'autre en direction du milieu. Le courant volumé- 1 as y, réduit ffu ggranIt volumétrique Q3 de gaz PU117 f lé, pérèttre chaque fois dans la chambre suivante et est à nouveau diminué de la valeur du courant volumétrique Q3 de gaz purifié sortant des tubes plongeurs. Le courant volumé- trique résiduaire Q4 contenant les matières solides sort à la sortie 20. Les sections transversales d'entrée et de sortie des chambres sont déterminées de telle sorte que soient réali- sées partout les mêmes vitesses d'écoulement. Le fonctionne- ment de chambres de turbulence dotées de tubes plongeurs, des- tinées à séparer par force centrifuge les matières solides en suspension dans un courant de gaz est connu en soi (DE -OS 21 60 415) et il est donc inutile de le décrire ici en détail. L'élément filtrant décrit ci-dessus dans son principe n'est qu'un exemple de réalisation. Il peut être également prévu des éléments filtrants ne possédant qu'une seule cham- bre de turbulence. Le nombre de chambres de turbulence est fonction des nécessités des cas particuliers à traiter. De plus, les chambres de turbulence peuvent être disposées dans un seul corps de filtre, comme le montre le dessin, cette solution étant notamment avantageuse avec des chambres de pe- tit diamètre, mais on peut également prévoir des chambres élémentaires qui, selon les nécessités, sont raccordées les 249894' unes aux autres par montage en série. Pour des raisons de nécessité de construction, les cham- bres de turbulence sont partagées en deux transversalement par rapport au sens de leur axe. A titre d'exemple, une tellE séparation peut par exemple s'effectuer jointivement à une paroi terminale, ou bien elle peut être prévue de façon symé- trique comme il est montré à la figure 2. Dans le,a*t-en ques tion, la chambre de turbulence 4 est partag#e suivant son axe de symétrie S. Les chambres ce' et les éléments filtrants contenant les chambres de turbulence peuvent être fabriquées de cette façon sous la forme de deux parties A, B symétriques par rapport à un plan, ces éléments ne présentant pas de contre-dépouille ce qui permet de les couler dans de simples moules en deux parties. Les deux parties A et B peu- vent être par exemple fabriquées en matière plastique par extrusion, ou bien en métal, par procédé de coulée sous pres- sion. Dans un tel mode de réalisation, les tubes plongeurs 22 peuvent être venus de coulée avec chacune des patois termina- les. De plus, les tubes plongeurs peuvent être facilement et simplement munis d'une sortie 23 en forme de tuyère. Comme le montre la figure 2, les tubes plongeurs 22 di- rigés l'un vers l'autre sont situés à une certaine distance l'un de l'autre par leurs extrémités. Dans l'intervalle entre les extrémités de tube plongeur, le gaz purifié pénètre dans les tubes plongeurs. Pour convertir l'énergie rotationnelle du courant de gaz purifié en énergie de pression, et par con- séquent, pour réduire les pertes de pression, il est prévu selon l'invention des dispositifs de guidage radiaux disposés entre les extrémités de tube plongeur, tels que le montrent les figures 3 à 6 suivant différents modes de réalisation, et qui vont être décrits maintenant. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 3, de: couronnes directrices de courant sont disposées ou formées aux extrémités des tubes plongeurs 22. Lorsqu'il s'agit de tubes plongeurs qui sont fabriqués à part et sont reliés ul- érieurement à la chambre de turbulence, de telles couronnes rectrices peuvent être venues d'une pièce avec le tube ongeur comme on l'a représenté à la figure 3 à gauche.Avec éléments filtrants dans lesquels la chambre de turbulence faite de deux moitiés es' coupée en Un@ -a e telle couronne directrice de courant formerait contre- dépouille.En conséquence, dans ce mode de réalisation, la couronne directrice est fabriquée à part et montée par em- manchage. Les couronnes directrices 23 peuvent être fabri- quées avec une grande précision par coulée par injection ou coulée sous pression et elles peuvent être reliées aux tubes plongeurs par exemple par collage. Entre les deux extrémités de tube plongeur formées par les couronnes directrices est disposé un élément de guidage 26 qui est placé symétriquement par rapport aux extrémités de tube plongeur et s'étend de façon limitée à l'intérieur des extrémités de tube plongeur. Ainsi que le montre la vue frontale du dispositif de guidage 26 représentée en bas de la figure 3, ce dispositif comporte des pales directrices 28 re- courbées, réparties sur la périphérie à une certaine distance les unes des autres, qui se détachent d'un noyau 30, lequel est pourvu en son centre d'un évidement longitudinal 32. Une ébauche d'un tel élément de guidage peut être fabriquée par coulée continue ou par extrusion. Le diamètre extérieur des pales directrices 28 est choisi tel que le bord extérieur 34 des pales directrices se trouve placé sensiblement dans la zone de la plus petite distance entre les deux couronnes di- rectrices, comme on peut le voir à la figure 3, en haut. Jointivement à cette partie, la partie extérieure des pales directrices forme un décrochement, par exemple par surtorsion, de façon à correspondre au contour intérieur des couronnes directrices et des tubes plongeurs, de-sorte qu'elles peuvent être introduites dans les extrémités des tubes plongeurs, les pales venant s'appliquer pratiquement sans intervalle contre les parois. La courbure des pales est dirigée en sens inverse du sens rotationnel du courant de gaz purifié. La pression de réaction peut être supportée, en engageant l'élément de guida- ge 26 avec ajustement serré dans au moins l'un des tubes plongeurs 22. Pour le montage, l'élément de guidage est intro- duit dans l'un des tubes plongeurs. Lorsqu'on ferme la chambre à l'aide de la deuxième moitié de chambre, l'extrémité de 1' autre tube plongeur est alors guidée par l'extrémité de l'élé- ment de guidage qui lui est adjacente. Dans le mode de réalisation selon la figure 4, il est également prévu aux extrémités des tubes plongeurs 22 des couronnes directrices de courant 28 qui, dans ce cas aussi, peuvent être emmanchables. L'élément de guidage 36 comporte ici aussi des pales directrices 38 qui, de la même façon, s'engagent entre les couronnes directrices dans l'intervallee qui sépare celles-ci, et, pour le reste, sont surtordues con- formément au diamètre des tubes plongeurs. Dans le mode de réalisation selon la figure 4, il est prévu, se détachant du milieu de l'intervalle entre les couronnes directrices, c;es corps de guidage coniques 40, passant à travers les pales directrices, qui vont en se rétrécissant dans le sens d'écou- lement du courant tout en pénétrant à l'intérieur des tubes plongeurs. A leurs pieds qui sont en contact l'un avec l'au- tre, ces corps de guidage sont munis de courbures d'introduc- tion 55. Dans la vue frontale représentée à la figure 4, en bas, on peut voir la pointe arrondie d'un tel cône de guidage 40. Les éléments de guidage selon la figure 4 peuve e fabriqués par procudr de couIagé * ^rf nje Dans le mode de réalisation selon la figure 5, il est prévu un dispositif de guidage 42 qui, lui aussi, comporte des pales directrices 44 s'étendant dans la zone des couronnes directrices 24 jusque dans la section la plus étroite et qui, pour le reste, sont adaptées au contour intérieur des extrémi- tés de tube plongeur. Le système de pales 44 est disposé dans ce cas sur un disque 46 qui se trouve au milieu de l'interval- le entre les couronnes directrices et s'étend au delà de la périphérie extérieure du système de pales. Le disque 44 peut être muni en son centre d'un ajour 48. Un tel dispositif de guidage peut lui aussi être fabriqué par coulée par injection ou coulée sous pression. Dans le mode de réalisation selon la figure 6, il est prévu un dispositif de guidage dont les pales directrices 52 sont fixées à l'une des couronnes directrices 54 emmanchables sur les extrémités de tube plongeur. Selon un mode de réalisa- tion préféré, les pales directrices sont fixées alternative- ment à chacune des deux couronnes directrices, de sorte que l'ensemble des deux couronnes directrices avec leurs pales forme le système complet de pales. De telles couronnes direc- trices peuvent être elles aussi fabriquées par coulée par injection ou par coulée sous pression. Les pales directrices 52 peuvent n'être fixées qu'au côté frontal des couronnes directrices. Mais elles peuvent aussi, comme dans les autres modes de réalisation, s'étendre plus ou moins loin dans la couronne directrice ou bien à l'intérieur du tube plongeur. La profondeur de pénétration des pales directrices des éléments de guidage dans les extrémités de tube plongeur peut être choisie à volonté en fonction des nécessités. Grâce aux éléments de guidage selon l'invention, l'éner- gie rotationnelle du courant de gaz purifié pénétrant dans les tubes plongeurs est convertie en énergie de pression et, par conséquent, la perte de pression dans le filtre est dimi- nuée. Cette conversion d'énergie peut s'effectuer sans causer d'augmentation du volume de la construction et, par conséquent, est réalisable avec une économie de place. De plus, la dépen- se de fabrication pour les dispositifs de guidage est relati- vement faible. REVENDICATIONS 1. Filtre à chambre de turbulence comportant une chambre de turbulence cylindrique et des tubes plongeurs s'étendant l'un vers l'autre en partant des extrémités de la chambre destinés à évacuer le gaz purifié, caractérisé en ce qu'il est prévu entre les extrémités d'entrée des tubes plongeurs (22) situées à l'intérieur un dispositif de guidage (26, 36, 42, 50) muni de pales radiales. 2. Filtre à chambre de turbulence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage est muni des deux côtés d'épaulements de centrage s'engageant à l'in- térieur des extrémités de tube plongeur. 3. Filtre à chambre de turbulence selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de centrage sont des parties de pales formant un décrochement en diamètre. 4. Filtre à chambre de turbulence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de pales (38) est iPosé sur un noyau axial (40). 5. Filtre'a chambre de turbulence selon la revendication 5, caractérisé en ce que, à partir du centre du dispositif de guidage (36) o le noyau (40) a un diamètre qui correspond sensiblement au diamètre extérieur du système de pales (36) dans la zone située entre les extrémités de tube, ce noyau (40) va en se rétrécissant vers les deux extrémités du dispo- sitif de guidage s'engageant dans les tubes plongeurs. 6. Filtre à chambre de turbulence selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes plongeurs (22) sont munis à leurs extrémités d'entrée d'une couronne directrice de courant (24). 7. Filtre à chambre de turbulence selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couronne directrice (24) peut être emmanchée sur l'extrémité de tube plongeur.