Brevet FR2518423A1 — publié le 19830624

-t 251842 Il est extrêmement important d'éliminer la totalité des hydrocarbures de gaz dans certains équipe- ments de compression de gaz Un four à autoclave est une enceinte dans laquelle une pression peut être établie et qui renferme un four Ainsi, l'intérieur du four peut être soumis simultanément à des températures élevées et à des pressions élevées Des fours à autoclave sont utilisés, par exemple, dans la compression isostatique à chaud au cours de laquelle des poudres placées dans une boite sont traitées sous des températures et des pressions élevées afin d'être frittées et comprimées Pendant le fonctionne- ment d'un four à autoclave pour la compression isostatique à chaud, des hydrocarbures, en présence du gaz inerte de mise sous pression, nuisent aux pièces métalliques du four à autoclave L'amélioration de la pureté du gaz accroit la durée de vie des pièces métalliques La plupart des compresseurs du type à pistons exigent une lubrification des segments, le lubrifiant finissant par passer dans le gaz comprimé Certains des compresseurs à gaz comportent une chambre de séparation d'huile qui permet au gaz à grande vitesse de pénétrer dans une chambre par un orifice latéral et de frapper contre la surface intérieure de la paroi opposée de la chambre, le lubrifiant pouvant alors s'écouler par gravité vers le fond de la chambre o il s'accumule pour être retiré périodiquement Certains de ces compresseurs comportent un simple cylindre de com- pression équipé de cartouches filtrantes et/ou d'ensembles antibrouillard De tels dispositifs n'éliminent pas la totalité de l'huile entraînée dans le gaz et il est donc nécessaire de disposer d'un dispositif qui réduit davantage la teneur en huile du gaz comprimé Le dispositif décrit dans le présent mémoire peut être placé sur le côté aval d'un séparateur de compresseur classique, comme décrit ci- dessus, auquel cas une quantité d'huilé supplémentaire est éliminée du gaz. Le séparateur d'huile à haute pression selon l'invention comprend un récipient à pression, un couvercle pour ce récipient dans lequel tourillonne un arbre mené, et un dispositif d'entraînement magnétique de cet arbre. L'arbre mené est creux et présente un alésage central. Il pénètre dans l'enceinte de l'autoclave et porte à son extrémité un élément de projection Le couvercle présente un orifice d'entrée de gaz/huile qui communique directe- ment avec l'alésage de l'arbre creux Le récipient présente, oà proximité de son sommet, un orifice de sortie du gaz déshuilé Le couvercle comprend un boîtier non magnétique tubulaire pouvant être fixé, par une extrémité, à une ouverture de l'enceinte à autoclave et obturé hermétique- ment, à son extrémité opposée, hormis la présence de l'orifice d'entrée de gaz/huile De cette manière, le bol- tier est soumis à la pression de l'enceinte. Un manchon ou une poulie d'entraînement est monté coaxialement avec le boîtier de manière à pouvoir tourner par rapport à ce dernier Le manchon d'entraînement supporte des aimants d'entraînement L'arbre mené touril- lonne dans le bottier au moyen de bagues qui présentent des rainures axiales permettant un équilibrage de la pres- sion L'arbre mené est réalisé d'une seule pièce avec un ensemble supportant des aimants menés Lorsque le manchon ou la poulie d'entraînement est mis en rotation, l'arbre mené suit cette rotation par suite de l'accouplement magné- tique. Le mélange gaz/huile est introduit par l'ori- fice d'entrée gaz/huile, descend par l'intérieur de l'arbre mené et, lorsqu'il atteint l'élément de projection, est projeté contre les parois du récipient sous pression par la force centrifuge Les particules d'huile frappent contre le côté du récipient,descendent en glissant le long de ce côté sous l'effet de la pesanteur et s'accumulent dans le fond du récipient Non seulement l'huile est éliminée du courant de gaz, mais l'humidité est également éliminée et s'accumule avec l'huile au fond du récipient Le gaz déshuilé s'échappe par une sortie prévue à proximité du sommet du récipient Le fond de ce dernier présente un orifice de sortie par lequel l'huile et l'eau accumulées peuvent être évacuées. L'invention sera décrite plus en détàil en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limi- tatif et sur lequel: - la figure 1 est une coupe longitudinale par- tielle du séparateur d'huile selon l'invention; et la figure 2 est une coupe axiale d'un détail de l'entraînement magnétique. La figure 1 représente un récipient 10 à pres- sion qui présente un axe longitudinal orienté vers le haut. Ce récipient comprend un corps 11 de couvercle maintenu en place par un écrou principal 13 Cet écrou 13 présente des filets extérieurs en prise avec des filets intérieurs ménagés dans le diamètre intérieur du récipient 10 L'étan- chéité entre le corps du couvercle et le récipient est assurée par un joint torique 14 et une bague 15 de-soutien en cuir L'écrou principal présente un évent 16 qui permet la détection d'une fuite au niveau du joint toricrue 14. Le corps 11 du couvercle présente un alésage axial 18 et une douille axiale 19 Un arbre creux 20 descend dans un alésage axial 18 L'extrémité inférieure de l'arbre mené porte un élément 22 de projection qui présente des canaux radiaux 23 Cet élément de projection est fixé à l'arbre par un écrou 24 de blocage Une plaque déflectrice 25 est également fixée à l'arbre 20 Cette plaque déflectrice est constituée simplement d'un disque qui oblige les gaz s'échappant à passer par l'espace annulaire compris entre ce disque et les parois du récipient. Conformément à une forme préférée de réalisa- tion de l'invention, un filtre anti-brouillard est monté à l'intérieur de la chambre, au-dessus de la plaque déflec- trice ou à la place de cette plaque Ce filtre oppose une faible contrepression aux gaz -s'écoulant,' mais il peut collecter l'humidité et l'huile qui n'ont pas été retirées précédemment du courant de gaz. L'arbre mené tourillonne dans un palier 26 maintenu en position par un anneau 27 de retenue, entre autres Le récipient présente une sortie 28 de gaz proche de son sommet et située juste au-dessous du corps du cou- vercle. Un boîtier cylindrique 30 d'entrainement non- magnétique est fixé dans la douille axiale 19 du corps 11 du couvercle Le boîtier d'entraînement présente une struc- ture très analogue à celle décrite dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique No 4 106 825 Ce boîtier d'entraînement est constitué de deux parties: une partie 31 de grand diamètre et une partie 32 de faible 'diamètre Un siège annulaire 33 est situé à la jonction des-parties de grand 1-0 diamètre et de faible diamètre Un obturateur 34 est vissé fixement dans l'extrémité du boîtier 30 d'entraînement. Cet obturateur présente un évidement 35 dont la fonction sera décrite ci-après. Une poulie ou un manchon 36 d'entraînement, qui tourillonne sur le boîtier au moyen de roulements à billes,-entoure la partie de grand diamètre du boîtier 30 d'entraînement Cette poulie ou ce manchon a pour fonction de porter des-aimants 37 d'entraînement qui peuvent être des aimants-cylindriques du type à cobalt et terre rare, aimantés circonférentiellement Autrement dit, les aimants- peuvent comporter plusieurs pôles Nord et Sud qui alternent et qui sont placés sur le pourtour de leur périphérie inté- rieure Un ensemble 40 à aimants menés est logé dans le boîtier L'ensemble à arbre mené tourillonne à l'aide d'un coussinet 41 dans l'évidement 35 de l'obturateur 34, et à l'aide de coussinets 42 et 43 dans la partie 32 de faible diamètre du boîtier Des aimants menés 45, pouvant être des aimants cylindriques du type à cobalt et terre rare, de préférence cobalt et samarium, magnétisés-circonféren- tiellement, sont fixés à l'ensemble à arbre mené En d'autres termes, les aimants menés présentent plusieurs pôles alter- nés placés autour de leur surface cylindrique extérieure. Le nombre de pôles est égal à celui des pôles de la surface cylindrique intérieure des aimants menants et l'écartement angulaire des pôles est uniforme et le même pour tous les aimants. Conformément à une forme préférée de réalisa- tion de l'invention, les aimants fixés à l'ensemble mené 2 518423 ou aux parties de l'ensemble mené les supportant sont logés dans un conteneur non magnétique Il convient de noter que les coussinets 42, 43 et 26 sont rainurés pour permettre le passage des gaz et, par conséquent, l'équilibrage de la pression dans le bottier. L'arbre mené 20 est fixé à l'ensemble 40 à aimants menés par une goupille 46 L'ensemble à aimants menés présente un alésage central 47 qui communique avec un alésage 48 de l'arbre mené. L'entrée 50 de gaz/huile située dans l'obtura- teur 34 communique avec l'évidement 35. Le fonctionnement du séparateur d'huile selon l'invention sera à présent décrit Le mélange huile/gaz ou huile/gaz/humidité est introduit dans l'entrée 50 de gaz ménagée dans l'obturateur 34 et il descend par l'alé- sage 48 dans l'arbre mené 20 jusqu'à l'élément 23 de pro- jection ou, sous l'effet d'impulsion produit par cet élé- ment, il acquiert une vitesse radiale suffisante pour entraîner les particules d'huile et d'humidité que ce mélange contient contre la paroi latérale du récipient. En frappant contre la paroi latérale du récipient, les particules d'huile et d'humidité se rassemblent par coales- cence et s'écoulent vers le fond du récipient Le gaz épuré s'écoule par la sortie de gaz ménagée dans la paroi latérale du récipient après avoir été épuré par élimina- tion de l'huile et de l'humidité La vitesse de rotation de l'élément de projection peut être réglée afin que l'on obtienne les résultats optimaux A cet effet, la poulie 36 peut être entraînée par un moteur à vitesse variable. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil pour séparer une huile et un gaz sous des pressions élevées, caractérisé en ce qu'il com- porte un récipient ( 10) à pression, un couvercle ( 11) des- tiné à ce récipient et comportant une saillie creuse non magnétique allongée, un arbre creux ( 20) qui tourillonne dans cette saillie et qui descend dans le récipient, un obturateur ( 34) qui présente une ouverture ( 50) d'entrée d'un mélange huile/gaz, fixé à une extrémité de la saillie, cette ouverture communiquant avec l'intérieur de l'arbre creux, un élément ( 22) d'impulsion situé à l'extrémité inférieure de l'arbre creux et destiné à projeter le mélange huile/gaz contre les parois du récipient, des moyens magnétiques ( 37, 45) destinés à entraîner l'arbre creux dans la saillie creuse et allongée, et un orifice ( 28) de sortie du gaz purifié. 2 Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens magnétiques destinés à entraîner l'arbre creux comprennent un ensemble à aimants menants qui tourillonne sur l'extérieur de la saillie non magnéti- que et qui porte des aimants permanents ( 37), et un ensemble à aimants menés placé à l'intérieur de l'ensemble non magné- tique et portant des aimants permanents ( 45) qui sont fixés à l'arbre mené et creux. 3 Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en-ce qu'une plaque déflectrice ( 25), comprenant un disque dont le diamètre est inférieur au diamètre inté- rieur du récipient, est montée sur l'arbre mené et creux, au-dessus de l'élément d'impulsion. 4 Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'un filtre ou un tamis fin est monté sur le récipient, au-dessus de l'élément d'impulsion et au- dessous de l'orifice de sortie afin de diviser le récipient en chambres d'entrée et de sortie.