Brevet FR2567777A1 — publié le 19860124

La présente invention concerne un séparateur pneumatique à cyclones comportant un ventilateur placé à l'extérieur pour la séparation d'une matière, notamment de ciment, en une fraction fine et une fraction grossière, un plateau de dispersion pour la répartition de la matière et une roue à aubes par laquelle la fraction de grains fins, divisée en courants partiels, est transportée dans la partie supérieure du séparateur. On connaît, par exemple d'après ZKG, n" 3, 1984, des séparateurs comportant une chambre de séparation dans laquelle est installée une roue à aubes. L'air de séparation est introduit dans la partie inférieure du récipient dans lequel se trouve la matière à séparer en chute libre. L'air de séparation entraîne la fraction fine de la matière et s'échappe à l'extérieur par un tuyau. Dans un séparateur, il est d'une importance particulière que la caractéristique de séparation, également en cas de surcharge, ne soit pas sensiblement modifiée. A cet égard il est particulièrement important de prendre en considération le rendement en fraction fine et le pouvoir séparateur. L'invention a pour but de créer un séparateur pneumatique à cyclones qui est supérieur aux séparateurs pneumatiques à cyclones connus en ce qui concerne le rendement en fraction fine et le pouvoir séparateur. Le problème est résolu en ce que le séparateur comporte, entre le plateau de dispersion et la roue à aubes, une roue de turbulence. On obtient ainsi avantageusement un échange d'impulsions bien plus uniforme entre le courant d'air de séparation et la matière de granulométries différentes. I1 en résulte que le rendement en fraction fine est bien supérieur à ce qu'on obtient dans les séparateurs pneumatiques à cyclones connus. On empêche dans une large mesure des effets d'entraînement de grosseurs de grains différentes. Le séparateur pneumatique à cyclones se comporte également en cas de surcharge en conservant son pouvoir séparateur caractéristique. Dans la mise en oeuvre de l'invention, il est prévu que le diamètre de la roue de turbulence soit supérieur au diamètre de la roue à aubes. La roue de turbulence agit par conséquent dans les zones d'écoulement du séparateur pneumatique à cyclones où se trouvent principalement les fractions plus grossières de la matière sous l'effet de l'accélération centrifuge de l'air. Les fractions fines de la matière, qui adhèrent encore sur la fraction grossière, sont séparées de celle-ci et sont de cette manière avantageusement évacuées avec l'air de séparation. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que la roue de turbulence comporte un entraînement propre à vitesse de rotation réglable. Ainsi, pour le réglage de la vitesse optimale, il est possible de choisir sélectivement la vitesse de rotation de la roue de turbulence au moyen d'un entraînement séparé. L'entraînement proprement dit peut être adapté en puissance à la puissance particulière exigée par la roue de turbulence. Grâce à l'entraînement propre, on obtient en outre l'avantage que le séparateur peut être adapté de la manière désirée à pratiquement toute matière à séparer et à toute caractéristique de séparation. Le séparateur est applicable de façon universelle. On évite avantageusement des transformations coûteuses lors d'un changement de produit. L'utilisateur peut adapter d'une manière très souple son produit aux exigences du marché. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que le sens de rotation de la roue de turbulence soit opposé au sens de rotation du plateau de dispersion. Ainsi la turbulence est particulièrement intense dans le cas de mouvements en sens inverses du plateau de dispersion et de la roue de turbulence. Une matière agglomérée est désagrégée dans une large mesure et est séparée en ses fractions. Selon encore une autre particularité de l'invention, il est prévu que la roue de turbulence comporte des aubes profilées qui sont réglables par rapport au sens de rotation. En fonction du choix de ce réglage, il est possible avantageusement de réduire la perte de pression provoquée par la roue de turbulence et même d'obtenir, lorsque cela est souhaité, un gain de pression. Le débit d'air de séparation peut être avantageusement adapté au débit de matière. Le Séparateur peut également fonctionner dans un domaine de charge partielle avec une rentabilité et un pouvoir séparateur corrects. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que, parmi les trois parties tournantes, à savoir le plateau de dispersion, la roue à aubes et la roue de turbulence, au moins deux parties sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'éléments de liaison. Dans des cas où le point optimal de fonctionnement pour au moins deux des parties tournantes fait intervenir une vitesse et une direction identiques, il est fréquemment avantageux, en se passant de la possibilité universelle d'adaptation, d'entrainer ces parties en commun. Les frais d'investissement sont réduits par la suppression d'un entraînement particulier. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que le séparateur pneumatique à cyclones comporte, à l'intérieur de la roue à aubes, des surfaces déflectrices d'air qui divisent le courant d'air séparateur chargé de la fraction fine en plusieurs courants partiels qu'elles canalisent. Les surfaces déflectrices d'air agissent avantageusement de manière uniformiser dans une large mesure l'usure de la roue à aubes et la hauteur de construction de la roue à aubes est considérablement réduite du fait de la sollicitation uniforme des aubes. Le volume du séparateur peut ainsi être avantageusement réduit. Cela se traduit au total par une diminution du poids du séparateur. En outre les frais d'investissement à engager pour la construction de la structure de soutien sont également diminués. Inversement, par adaptation ultérieure de séparateurs pneumatiques à cyclones existants, ceux-ci peuvent fonctionner d'une manière plus économique et leur capacité peut être avantageusement augmentée. Selon encore une autre particularité de lrinven tion, il est prévu que le séparateur pneumatique à cyclones comporte des surfaces déflectrices d'air qui divisent et canalisent le courant d'air de séparation chargé en fraction fine en plusieurs courants partiels. Egalement ce moyen uniformise la sollicitation de la roue à aubes. Le profil d'écoulement de l'air de séparation est ainsi adapté, à l'intérieur des courants partiels, de façon à obtenir une autre augmentation avantageuse du pouvoir séparateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin unique annexé, à savoir la fig. 1, qui représente en coupe axiale schématique le séparateur pneumatique à cyclones conforme à l'invention. Sur la fig. 1, on a désigné par 1 la section d'entrée de l'air de séparation dans le récipient 2 du séparateur. L'air de séparation s'écoule ensuite tangentiellement par les orifices d'entrée d'air 3 dans le volume de séparation 4. Dans celui-ci, il s'écoule en forme de spirale vers le haut et passe devant la roue de turbulence 5 et ensuite sur la roue à aubes 6 en s'écoulant radialement dans les orifices des surfaces déflectrices d'air 7 disposées concentriquement. Après avoir parcouru axialement les parties annulaires constituées par les surfaces déflectrices d'air 7, l'air pénètre dans la.partie supérieure 8 où il est introduit, après passage groupé dans l'ouverture de décharge de fraction fine 9, dans des cyclones séparateurs non représentés. La matière à séparer est introduite par l'intermédiaire des ouvertures d'admission de matière 10 dans le plateau de dispersion 11. Le plateau de dispersion tournant répartit la matière de granulométries différentes par centrifugation dans un réceptacle. A partir de ce réceptacle, la fraction fine est déchargée par l'air de séparation et elle s'écoule avec lui, comme décrit ci-dessus, jusque sur la roue de turbulence 5, puis jusqu'à la roue à aubes 6, en étant canalisée par les surfaces déflectrices d'air 7, puis jusqu'à la partie supérieure 8 et alors la matière fine sort avec le courant d'air de séparation, par l'intermédiaire des orifices de décharge de matière fine 9, pour être séparée de l'air dans les cyclones séparateurs. Par suite de la force de gravité, la fraction plus grossière de la matière descend, dans un sens opposé à l'écoulement de l'air, jusque dans la partie conique du récipient et elle sort du séparateur pdr l'orifice de décharge de matière grossière 12. Les éléments rotatifs, c'est-à-dire le plateau de dispersion 11, la roue de turbulence 5 et la roue à aubes 6, sont entraînés séparément par trois arbres coaxiaux 13 par l'intermédiaire de poulies à courroies trapézoïdales 14. Ainsi il est possible de choisir librement le sens et la vitesse de rotation. Les surfaces déflectrices d'air 7 peuvent être adaptées en hauteur par l'intermédiaire de mécanismes de manoeuvre 15 de façon qu'on puisse établir un écoulement d'air uniforme et par conséquent une usure uniforme de la roue à aubes. Pour simplifier le dessin, ces mécanismes ont été représentés ici sous la forme de boulons placés à l'intérieur. Avantageusement, les éléments de réglage pourraient cependant être disposés de façon à être accessibles de l'extérieur. Le séparateur fonctionne de telle sorte que la matière de granulométries différentes répartie par le plateau de dispersion soit entraînée par l'air de séparation s'écoulant vers le haut en forme de spirale et qui entraîne avec lui ensuite la fraction de granulométrie fine. L'air de séparation ainsi chargé est additionnellement mis en turbulence et accéléré par la roue de turbulence 5. En conséquence, des particules grossières sont séparées additionnellement du courant d'air et notamment elles sont séparées des particules fines adhérant encore sur elles. Sous l'effet de la roue à aubes 6, le courant d'air de séparation chargé de la fraction fine est soumis à une autre accélération centripète, qui provoque encore une fois une séparation des grains grossiers. Au total, il est ainsi possible d'obtenir un pouvoir séparateur qui n'avait jamais été atteint jusqu'à maintenant. Grâce aux nombreuses possibilités de sélection de vitesse et de direction des parties tournantes, il est possible d'adapter très bien l'effet de l'accélération et de la turbulence à chaque matière à séparer. Le séparateur conforme à 1 ' inven- tion est ainsi applicable de façon universelle. REVENDICATIONS 1. Séparateur pneumatique à cyclones comportant un ventilateur placé à l'extérieur pour la séparation d'une matière, notamment de ciment, en une fraction fine et une fraction grossière, un plateau de dispersion pour la répartition de la matière et une roue à aubes par laquelle la fraction de grains fins, divisée en courants partiels, est transportée dans la partie supérieure du séparateur, caractérisé en ce qu'il comporte entre le plateau de dispersion (11) et la roue à aubes (6) une roue de turbulence (5). 2. Séparateur pneumatique à cyclones selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de la roue de turbulence (5) est supérieur au diamètre de la roue à aubes (6). 3. Séparateur pneumatique à cyclones selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la roue de turbulence (5) comporte un entraînement propre à vitesse de rotation réglable. 4. Séparateur pneumatique à cyclones selon une quelconque des revendications l, 2 ou 3, caractérisé en ce que le sens de rotation de la roue de turbulence (5) est opposé au sens de rotation du plateau de dispersion. 5. Séparateur pneumatique à cyclones selon une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la roue de turbulence (5) comporte des aubes profilées qui sont adaptables par rapport au sens de rotation. 6. Séparateur pneumatique à cyclones selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que, parmi les trois parties tournantes, à savoir le plateau de dispersion (Il), la roue à aubes (6) ct la roue de turbulence (5), au moins deux d'entre elles sont reliées l'une avec l'autre par des éléments de liaison. 7. Séparateur pneumatique à cyclones selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte à l'intérieur de la roue à aubes (6) des surfaces déflectrices d'air qui divisent et canalisent le courant d'air de séparation chargé de la fraction fine en plusieurs courants partiels. 8. Séparateur pneumatique à cyclones selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte à l'extérieur de la roue à aubes (6) ct au-dessus de la roue de turbulence (5) des surfa- ces déflectrices d'air qui divisent et canalisent le-courant d'air de séparation chargé de la fraction fine en plusieurs courants partiels.