Brevet FR2561137A1 — publié le 19850920

1. La présente invention concerne un hydrocyclone double utilisé, par exemple, dans les usines de cellulose et de papier pour purifier la suspension de pulpe, cet h.drocyclone double étant constitué de deux hydrocyclones i5 iontés avsc leurs extrémités de grand diamètre accolées 1urne contre l'autre, ces hydrocyclones ayant un raccord d'alimentation commun et un raccord commun pour la décharge n la fraction purifiée. On utilise couramment dans l'industrie de la cellulose et du papier des hydrocyclones ou purifica- teurs a tourbillonnement dans le but de séparer des suspen- sions de fibre)diverses particules de saleté, telles que du sable, des particules d'écorce, des tiges, des groupes de branches et des copeaux métalliques La suspension de fibre devant être purifiée est introduite sous pression dans l'hydrocyclone par l'intermédiaire d'un raccord d'alimentation tangentiel, d'o il résulte que la suspen- sion est entraînée dans un mouvement de rotation hélicoi- dal rapide, les constituants de la suspension de fibre de masse spécifique et de forme différentes étant séparés 2. sous l'effet de' la force centrifuge créée par ce mouve- ment. Alors que la suspension de fibre suit un trajet hélicoidal vers le sommet du cône, les constituants ayant la masse spécifique la plus élevée, tels que le sable, sont entraînés vers la circonférence extérieure du mouve- ment de rotation, à proximité de la paroi de l'hydrocy- clone, Les impuretés concentrées dans une couche circu- lant suivant un trajet hélicoïdal longeant la paroi vers le sommet du cône sortent de l'hydrocyclone par le sommet 0 du cône sous forme de fraction rejetée. La suspension de fibre débarrassée des particules de saleté forme un courant hélicoïdal dont le pas est opposé à celui du mou- vement hélicoîdal, mentionné ci-dessus, produit lors de l'alimentationet sort par le raccord central de la cham- bre cylindrique de séparation opposée au cône. Un hydrocyclone double fonctionne également sur le principe venant d'être décrit. Un hydrocyclone double comprend deux hydrocyclones séparés, fixés par leurs ex- trémités contiguës à la chambre cylindrique de sépara- tion,de sorte que l'alimentation des hydrocyclones et l'ex- traction de la fraction acceptée se trouvent liées. Le principe de l'hydrocyclone double est décrit dans le bre- vet finlandais n 56868. Actuellement, il est courant de fabriquer les hydrocyclones en matériau synthétique par coulage sous pression du mélange synthétique, chauffage jusqu'à l'état fluide, dans un mouie négatif aux dLmensions précises, dans lequel la masse synthétique forme l'objet mime pendant son refroidisaement. Lorsqu'on utilise cette méthode, on doit conférer au corps une forme telle que l'épaisseur de paroi de l'objet fini soit uniforme et que toutes les concentrations de matériau soient évitées. Ainsi, le refroidissement de la masse sera uniforme, et l'objet obtenu conservera exactement sa forme lors de la phase de refroidissement,et il n'y aura aucune contrain- te résiduelle dans l'objet qui pourrait ultérieurement, 3. lors de son utilisation, et sous l'effet des charges aux- quelles l'objet sera soumis, se tradeire par sa rupture. Les hydrocyclones doubles de l'art antérieur ont l'inconvénient d'avoir une conception complexe et de nécessiter la division du courant d'alimentation qui pro- voque des perturbations dans ce courant en vue du fonc- tionnement de l'hydrocyclone. En outre, dans la concep- tion des hydrocyclones doubles de l'art antérieur, la forme et les dimensions des hydrocyclones sont telles que I0 leur fabrication, suivant les méthodes modernes décri- tes ci-dessus ne peut être envisagée. On a tenté d'éliminer les perturbations provoquées par une alimentation défectueuse des dispositifs de l'art antérieur en augmentant la vitesse du courant d'alimentation, 1 avec comme conséquence uns plus grande chute de pression, et donc, des besoins en énergie plus importants. Par suite de l'augmentation des coûts de l'énergie, ces réalisations de l'art antérieur sont devenues coûteuses quant à leurs frais d'exploitation. 2$J Dans les essais extrêmement complets et à étapes multiples sur lesquels la présente invention est basée, on a observé l'effet imputable au processus d'alimentation sur le rendement avec lequel l'hydrocyclone sépare les frac- tions minimales d'impuretés ayant une densité très proche de celle des fibres,et qui sont le plus difficile à sépa- rer de la suspension de fibre. Lorsqu'on a pour objectif une efficacité élevée de la séparation des fractions d'impuretés qui sont difficiles à séparer, l'alimentation des hydrocyclones doit être dimensionnée et construite en rapport avec les autres dimensions des hydrocyclones de manière à produire même le courant le plus petit interférant avec le fonctionnement interne de l'hydrocy- clone, ou courant turbulent, tourbillonnements, etc. L'objet de la présente invention est d'éliminer les inconvénients présents des hydrocyclones doubles de 4. l'art antérieur auxquels on a fait référence. La présente invention est caractérisée en ce que le courant d'alimen- tation provenant du raccord commun aux hydrocyclones est acheminé vers chaque hydrocyclone de manière à for- mer un courant d'alimentation séparé ce résultat étant obtenu avec un éléoent hélicoîdal dont les spires consti- tuent, dans chaque hydrocyclone, des conduits d'alimen- tation limitées par les parois de l'hydrocyclone. Une autre caractéristique de la présente invention est que l'élément hélicoïdal est constitué de deux hélices à pas de sens différent. Il en résulte que toute l'énergie due à la pression qui est utilisée pour accélérer le cou- rant d'alimentation sera employée dans le processus de purification meme, et les turbulences et autres courants consommateurs d'énergie seront évités par une mise en forme optimale. Par une mise en forme optimale, on profi- te aussi du fait qu'on peut fabriquer l'hydrocyclone dou- ble en faisant appel aux méthodes modernes de fabrica- tion décrites précédemment car la structure est symétri- que et ne présente aucune concentration de matériau. L'espace libre avec une largeur égale au pas de l'héli- ce, laissé entre les hélices se poursuivant-sur 360 degrés à partir de la jonction des hélices de sens différent, établît un canal d'alimentation entre l'enveloppe exté- rieure et le tube de décharge de la fraction acceptée. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les des- sins ci-joints. dans lesquels: La figure 1 représente un hydrocyclone double selon la présente invention dans une vue en élévation; La figure. 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne II-II de la figure 1; Les figures 3-5 sont des vues en coupe prises le long des lignes III-III, IV-IV et V-V de la figure 2. L'hydrocyclone double comprend, comme représen- té en figure 1, deux hydrocyclones séparés 1 qui ont été 5. reliés par leurs extrémités contiguës à la chambre cylindrique de séparation, de sorte qu'ils ont un raccord d'alimentation commun et un raccord commun de décharge de la fraction acceptée. Les hydrocyclones identiques, séparés, de l'hydrocyclone double comprennent une cham- bre de séparation, comportant une partie cylindrique 1 mu- nie d'un raccord d'alimentation tangentiel 2, dans la réalisation de la présente invention commun aux deux hydro- cyclones,et un cône 3 en prolongement de la partie cylin- drique 1. Dans la partie cylindrique de l'hydrocyclone s'étend un tube central 4 de décharge de la fraction acceptée. Au sommet du cône se trouve l'ouverture de sor- tie 5 de la fraction rejetée. Sur la partie cylindrique saparant le tube de décharge de la fraction acceptée et l'enveloppe cylindrique se trouve une partie hélicoïdale 6 deux directions, la jonction 7 de ses hélices de sens différent étant située sur la ligne de symétrie de l'hy- drocyclone double au centre du raccord commun d'alimen- tation et donc servant de diviseur du courant d'alimenta- tion entre les hydrocyclones séparés de l'hydrocyclone double. Les canaux 8 que les côtés des hélices de la partie hélicoïdale forment entre elles servent de canaux d'alimentation par l'intermédiaire desquels les parties du courant d'alimentation subdivisé par la jonction des hélices sont fournies aux deux hydrocyclones. Comme représenté en figure 2, le raccord d'alimentation 2 est relié. la partie d'alimentation de l'hydrocyclone double, d'on il résulte que l'énergie cinétique du courant d'alimentation lorsqu'il entre dans l'hydrocyclone est efficacement utilisée et qu'il ne se produit aucune turbulence dans le courant, ni varia- tion brutale du sens de mouvement donnant naissance à des perturbations. La pointe de division 7 formée à la jonction des hélices divise le courant en courants d'alimentation des deux hydrocyclones. Après la pointe, les hélices d'ali- mentation se séparent, d'o il résulte que l'espace entre 256113? 6. les hélices s'ouvre et s'élargit, comme représenté en figures 3-5, entre les hélices de sens différent, et qu'aucune concentration de matériau n'est formée dans la structure. Comme représenté en figure 3, les deux hélices directionnelles de la partie hélicoïdale 6 à pas de deux sens continuent au-delà d'une spire, d'o il résul- te que le canal défini entre les côtés des hélices, l'enveloppe extérieure et le tube de décharge de la fraction acceptée se poursuit sous forme de canal d'ali- mentation de dimensions uniformes pour la partie de lon- gueur sur laquelle les côtés des hélices s'étendent au- delà d'un tour. Comme représenté en figures 4 et 5, le canal d'alimentation 8 débouche dans l'hydrocyclone de sorte que le courant d'alimentation provenant de ce canal et se dirigeant vers l'hydrocyclone poursuivra son mouve- ment sous forme de courant guidé de manière précise, pa- rallèlement au cté de l'hélice d'alimentation, en étant étroitement contrôlé quant à son pas. 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 va- riantes qui apparattront à l'homme de l'art. 7. REVENDICATIONS 1 - Hydrocyclone double, utilisé par exemple dans les usines de cellulose et de papier pour la puri- fication des suspensions de pulpe, cet hydrocyclone double étant constitué de deux hydrocyclones places avec leurs grandes extrémités l'une contre l'autre et ayant un raccord commun d'alimentation (2) et un raccord commun de décharge (4) de la fraction purifiée, caractéri- sé en ce que le courant d'alimentation provenant du rac- cord commun d'alimentation (2) des hydrocyclones est diri- gé dans chaque hydrocyclone sous forme de courant d'ali- mentation séparé au moyen d'un élément hélicoïdal (6) dont les hélices forment, dans chaque hydrocyclone, des conduites d'alimentation délimitées par les parois des hy- drocyclones. 2 - Hydrocyclone double selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément hélicoïdal (6) est consti- tué de deux hélices au pas de sens différent. 3 - Hydrocyclone double selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la jonc- tion des hélices constitue une pointe de division effilée (7) pour diviser le courant d'alimentation provenant du raccord commun d'alimentation (2) des hydrocyclones en un courant d'alimentation séparé pour chaque hydrocyclone. 4 - Hydrocyclone double selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la lon- gueur des hélices est supérieure à 3600. - Hydrocyclone double selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le pas des hélices est constant pour la partie finale de l'héli- ce sur une longueur supérieure au cinquième de la lon- gueur de la conduite. 6 - Hydrocyclone double selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la sur- face en coupe et la forme de la partie finale de la conduite 256 1 137 8. d'alimentation sont constantes. 7 - Hydrocyclone double selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,-caractérisé en ce que le rapport largeur/hauteur de la conduite d'alimentation est > 2,5