Brevet FR2564750A1 — publié le 19851129

Séparateur de mélanges par centrifugation La présente invention concerne un séparateur d'un mélange d'une vapeur (ou un gaz, ou un liquide) et d'un liquide (ou un solide) par centrifugation à l'intérieur d'une enceinte, comprenant au moins un ensemble constitué d'un moyeu central, d'au moins un tube de circulation, d'un dispositif pour imprimer au mélange un écoulement tourbillonnaire à l'entrée du ou des tubes de circulation, d'un tube de recueil d'une partie moins dense installé à la sortie du ou des tubes de circulation, muni éventuellement d'un dispositif de redressage de l'écoulement, d'au moins un dispositif d'extraction d'une partie plus dense du mélange initial, d'au moins un dispositif de recueil de cette partie, de moyens de réintroduction partielle de cette partie plus dense dans le mélange à séparer ou en cours de séparation. Des dispositifs de ce genre ont fait notamment l'objet des demandes de brevets n0 83 16289 déposée le 13 Octobre 1983 et no 811 01474 déposée le 31 Janvier 1984 aux noms des demanderesses. Dans ces deux demandes de brevet, il est décrit plusieurs moyens de réintroduction partielle de la partie la plus dense. La présente addition a pour but de décrire d'autres moyens de réintroduction permettant d'améliorer les performances du séparateur. La présente invention est caractérisée en ce que les moyens de réintroduction consistent en au moins une conduite d'extraction reliant, en aval du dispositif de redressage, un dispositif de recueil et le moyeu central, et en des canaux de réinjection réalisés dans le moyeu central en aval du dispositif d'écoulement tourbillonnaire. De préférence, la conduite d'extraction a une section en forme de goutte d'eau pour perturber au minimum l'écoulement principal sortant du dispositif de redressage. Une variante des canaux de réinjection est caractérisée en ce que le moyeu central est constitué d'au moins deux parties comportant chacune, à une extrémité, une portée annulaire, les canaux de réinjection étant réalisés entre les deux portées annulaires reliées entre elles par des aubes. Avantageusement, en aval des canaux de réinjection, le diamètre du moyeu est réduit augmentant ainsi la section de passage du mélange pour compenser l'augmentation de débit que représente la partie du mélange sortant des canaux de réinjection. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, un seul ensemble d'un séparateur selon l'invention. La figure 1 représente un ensemble comportant des moyens de réintroduction selon l'invention. La figure 2 représente une variante des canaux de réinjection selon l'invention. La figure 3 représente une coupe de cette variante, selon III de la figure 2. La figure 1 représente, en coupe axiale, un seul ensemble d'un séparateur, constitué d'une enceinte extérieure 2. Cet ensemble comprend - un moyeu central 120, - un tube de circulation 100, - un dispositif ou distributeur 102 de mise en rotation du mélange à séparer. Ce distributeur 1Q2 est constitué d'ailettes fixées sur le moyeu central 120, - un tube de recueil 103 de vapeur quasiment sèche, et muni d'un dispositif 104 de redressage de l'écoulement. Ce dispositif 104 est constitué d'ailettes fixées sur le moyeu central 120, - un dispositif d'extraction 105 mettant en communication l'écoulement avec un dispositif de recueil ou chambre 107. La phase la plus dense issue du dispositif 105 est ensuite évacuée par la tubulure 109.La phase la moins dense issue de ce même dispositif est réintroduite dans le mélange de vapeur humide, en aval du distributeur de mise en rotation 102. Le mélange eau-vapeur à séparer pénètre dans l'ensemble de séparation par l'extrémité 1. Les ailettes du distributeur 102 lui communiquent un mouvement tourbillonnaire sous l'effet duquel l'eau est centrifugée vers le tube de circulation. La quasi-totalité de l'eau ruisselant sur le tube 100, ou se trouvant au voisinage de la paroi de ce tube, pénètre dans le dispositif 105 et se dirige vers la chambre 107 puis vers la tubulure d'évacuation 109. La pénétration de l'eau dans le dispositif 105 et son évacuation peuvent être favorisées par l'extraction d'une certaine fraction de vapeur. Le débit principal de vapeur non extrait par le dispositif 105, ainsi éventuellement qu'une faible quantité d'eau résiduelle, c'est-à-dire non évacuée par ce dispositif, pénètrent dans le tube 103 et rencontrent le dispositif de redressage 104 destiné à supprimer le mouvement tourbillonnaire de l'écoulement. A la sortie de l'ensemble de séparation on trouve donc une vapeur sèche ou quasiment sèche, et animée d'un mouvement pratiquement axial. La vapeur et une partie de l'eau extraites par le dispositif 105 sont réintroduites dans le moyeu 120 à travers une conduite d'extraction 130. Cette conduite relie la paroi 103 de la chambre 107 et la paroi du moyeu 120. La section de cette conduite a une forme de goutte d'eau dont l'extrémité arrondie est bien entendu située face à l'écoulement, pour ne pas créer de pertes de charge supplémentaires dans 11 écoulement principal sortant de ce dispositif de redressement. Le fond du moyeu 120 comporte un bouchon 3'. La vapeur extraite est réintroduite dans le mélange en cours de séparation par des canaux de réinjection 116 situés en aval du distributeur 102 et répartis circonférenciellement. La figure 2 représente une variante des canaux de réinjection 116, et bien entendu, cette variante des canaux de réinjection peut être utilisée dans les demandes de brevet citées précédemment. Dans cette figure 2, il est représenté un moyeu axial 120, un tube de circulation 100 et un distributeur 102 fixé sur le moyeu 120 et sur le tube 100. Le moyeu 120 est constitué de trois parties 120A, 120B, 120'B, les parties 120B, 120'B pouvant bien entendu être réalisées en une seule. Une extrémité de la partie 120A représente une portée annulaire externe 125, et une extrémité de la partie 120B représente une portée annulaire interne 126. Entre ces deux portées 125, 126, des aubes 120C, mieux visibles en figure 3, sont soudées inclinées par rapport à un plan radial pour imprimer à la vapeur réinjectée un mouvement tourbillonnaire de même sens que celui du mélange sortant du distributeur 102. La partie centrale 120B, ainsi que l'extrémité de la partie 120'B ont dans cet exemple un diamètre extérieur réduit par rapport à la partie 120A pour compenser l'augmentation de débit. Bien entendu, le diamètre extérieur de la partie 120'B reprend la valeur du diamètre de la partie 120A, aux environs de l'entrée du tube de recueil 103. REVENDICATIONS 1/ Séparateur d'un mélange d'une vapeur (ou un gaz, ou un liquide) et d'un liquide (ou un solide) par centrifugation à l'intérieur d'une enceinte, comprenant au moins un ensemble constitué d'un moyeu central (120), d'au moins un tube de circulation (100), d'un dispositif (102) pour imprimer au mélange un écoulement tourbillonnaire à l'entrée du ou des tubes de circulation, d'un tube (103) de recueil d'une partie moins dense installé à la sortie du ou des tubes de circulation, muni éventuellement d'un dispositif (104) de redressage de l'écoulement, d'au moins un dispositif (105) d'extraction d'une partie plus dense du mélange initial, d'au moins un dispositif (107) de recueil de cette partietde moyens de réintroduction partielle de cette partie plus dense dans le mélange à séparer ou en cours de séparation, caractérisé en ce que les moyens de réintroduction consistent en au moins une conduite d'extraction (130) reliant, en aval du dispositif de redressage (1011), un dispositif de recueil (107) et le moyeu central (120), et en des canaux de réinjection (116) réalisés dans le moyeu central (120) en aval du dispositif d'écoulement tourbillonnaire (102). 2/ Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite d'extraction (130) a une section en forme de goutte d'eau pour perturber au minimum l'écoulement principal sortant du dispositif de redressage (1011). 3/ Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu central (120) est constitué d'au moins deux parties (120A, 120B) comportant chacune, à une extrémité, une portée annulaire (125, 126), les canaux de réinjection (116) étant réalisés entre les deux portées annulaires reliées entre elles par des aubes (120C). 4/ Séparateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que, en aval des canaux de réinjection, le diamètre du moyeu est réduit augmentant ainsi la section de passage du mélange pour compenser l'augmentation de débit que représente la partie du mélange sortant des canaux de réinjection.