Brevet FR2584949A1 — publié le 19870123

L'invention a pour objet un hy- drocyclone destiné notamment à l'épuration fine avec un flux à sens unique plus épais à l'entrée et plus fluide à la sortie, l'hydrocyclone se rétrécissant de toute façon en forme de cône tronqué normalement dans la partie avoisinant l'extrémité de sortie, et un tuyau d'écoulement prévu pour la fraction enrichie d'impuretés légères pénétrant au centre de l'ouverture d'écoulement de la partie en forme de cône. Un hydrocyclone du type précité a été décrit dans la demande de brevet européen 0058484. Selon ce brevet, il s'agit d'un hydrocyclone avec un courant nonrétrograde (à sens unique). Avec un tel dispositif on trouve dans un exemple de réalisation (fig.3) la possibilité de l'écoulement de trois fractions séparées. Dans ce cas on a prévu deux chambres d'écoulement, disposées l'une derrière l'autre, dont une pour la fraction lourde et une pour une fraction moyenne, qui sont reliées avec un tuyau d'écoule- ment central pour les déchets légers allant dans la partie en forme de cône de l'hydrocyclone. Dans ce cas, la fraction moyenne est séparée de telle façon qu'à partir de la chambre la plus éloignée prévue pour cette fraction, un prolongement du cône tronqué s'enfonce dans la chambre pour la fraction lourde et forme une chambre d'écoulement en forme d'anneau en face du tuyau d'écoulement. On n'a pourtant pas encore réussi à rendre cet hydrocyclone constructible; cela veut dire qu'il fonctionne extrêmement mal. En outre un hydrocyclone a été divulgué par la publication DE-OS-I 461 195, lequel sert à nettoyer les suspensions de cellulose. Dans ce cas, on veut de préférence obtenir une extraction d'une part des picots de la cellulose et d'autre part des impuretés en boules ou en petites billes. Avec un tel dispositif on ne s'est pas aperçu qu'à l'aide d'un certain dimensionnement des tuyaux coaxiaux ainsi que d'un choix des distances relatives de l'un par rapport à l'autre, on peut obtenir la séparation complète des impuretés légères d'une part et des impuretés lourdes (en forme de petites billes ou de boules) d'autre part, afin que la masse principale des fibres se trouve dans le tuyau d'écoulement au centre. C'est pour cette raison qu'on ne prévoit pas ce cyclone pour le nettoyage de vieux papiers, qui, comme c'est bien connu, contiennent une grande partie d'impuretés dites légères. L'objet de l'invention par con- tre est de mettre à disposition un hydrocyclone avec lequel une séparation sans défaut des trois fractions soit possi- ble, afin d'obtenir une fraction lourde définie sans impure- tés légères, et une fraction légère enrichie de façon importante d'impuretés légères, aussi en forme de minces copeaux. Ce problème est résolu avec un hydrocyclone du type précité caractérisé en outre et d'une manière générale en ce qu'il comporte un deuxième tuyau d'écoulement vers l'extérieur pour une fraction moyenne, ledit deuxième tuyau se situant coaxialement par rapport au premier tuyau d'écoulement et pénétrant dans la partie en forme de cône au maximum aussi loin que le premier tuyau d'écoulement. De préférence le tuyau coaxial occupe au moins % et au plus 85 % du diamètre de l'ouverture de sortie du bâti de l'hydrocyclone (cône tronqué). De préférence l'ex- trémité de sortie du deuxième tuyau d'écoulement pénètre dans une chambre de récupération séparée, à travers laquelle est dirigée le premier tuyau d'écoulement tandis que le premier tuyau d'écoulement passe à travers une première chambre de récupération pour la fraction (fraction lourde) enrichie d'impuretés lourdes ou de particules lourdes récu- pérées au bord du bâti de l'hydrocyclone à l'extrémité de sortie du premier tuyau d'écoulement. Avantageusement, alors que le diamètre extérieur du tuyau extérieur coaxial est compris entre 75 % et 85 % du diamètre de l'extrémité de sortie, le diamètre extérieur du tuyau intérieur est au maximum de 40 % de ce dernier. De préférence, le tuyau extérieur coaxial pénètre d'au moins 4 mm et le tuyau d'écoulement intérieur d'au moins 20 mm à 60 mm dans la partie en forme de cône 25849,9 tronqué. De préférence le tuyau d'écoulement intérieur dépasse le tuyau extérieur coaxial d'au moins 15 mm dans la partie en forme de cône tronqué. De préférence, l'angle du cône est compris entre 2 et 5 , c'està-dire que l'angle d'ouverture du cône est compris entre 4 et 10 ; de préférence cet angle d'ouverture est compris entre 50 et 8 . La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va être faite d'une forme particulière de réalisation, en relation avec les figures de la planche unique annexée dans laquelle: - la fig.1 est une coupe par- tielle longitudinale d'un cyclone de l'invention, et - la fig.2 est un détail grossi de la figure précédente. 1 Sur les fig.1 et 2, l'hydrocy- clone possède un corps conique avec un angle d'ouverture d'environ 15 à 20 mm. 258C-,9 Dans ce cas, il n'est pas impor- tant qu'en fait tout au fond de la partie conique, la paroi conique n'existe plus puisque à cet endroit la paroi supérieure 10 des chambres d'écoulement 3 et 4 présente une ouverture de passage intérieure cylindrique. Puisque ceci représente une distance très petite d'environ 4 outt 5 mm, cette petite inexactitude n'est pas importante. On pourrait naturellement construire]'hydrocyclone de telle manière qu'on ne pose pas la partie conique sur la paroi 10 mais que l'on choisisse l'évidement, c'est-à-dire l'ouverture de passage de la paroi 10, un peu plus grand et que l'on fasse pénétrer la partie conique dans la paroi 10. I] est démontré comme très favo- rable de choisir le diamètre extérieur D2 du tuyau extérieur concentrique 2 d'au moins 70 % et au plus 85 % du diamètre D3 de l'ouverture de passage de la paroi 10 ou de l'ouvertu- re d'écoulement de la partie conique. En outre, il est aussi avantageux que le diamètre Dl du tuyau intérieur central soit au maximum d'environ 40 % du diamètre extérieur du tuyau extérieur 2, si celui-ci est d'au moins 75 et au maximum 85 % du diamètre D3 de l'ouverture de l'écoulement 16 de la partie conique. Comme indiqué, on met à disposi- tion une fraction lourde au bord extérieur de la partie en forme de cône. Celle-ci arrive dans la chambre 3 et est évacuée à travers le tuyau de rallonge 5. Le tuyau extérieur 2 amène une fraction moyenne dans la chambre inférieure 4; elle est évacuée à l'aide du tuyau de rallonge pour l'écoulement 6. Dans ce cas, les tuyaux de rallonge pour l'écoulement 5 et 6 sont de préférence raccordés de façon tangentielle aux chambres. Le mode d'action de l'hydrocy- clone de l'invention est très bon dans la mesure o une très grande quantité d'impuretés légères, surtout les colles, s'accumule dans le tuyau d'écoulement central, et o une très bonne séparation des impuretés lourdes sur le bord du cône s'effectue en direction de la chambre 3 dans laquelle pratiquement aucune impureté légère ne peut arriver. Dans la chambre inférieure 4 ne se trouvent encore quasiment plus d'impuretés lourdes, mais en partie des impuretés légères qui cependant peuvent être séparées très facilement dans des niveaux ultérieurs de ce type d'hydrocyclone. Bien que l'on ait décrit et/ou représenté une forme particulière et préférée de réalisation de l'invention, il doit être compris que la portée de cette dernière n'est pas limitée à cette forme, mais qu'elle s'étend à tout dispositif comportant les caractéristiques générales énoncées plus haut. R E V E N D I C AT IONS 1.- Hydrocyclone destiné notamment à l'épuration fine avec un flux à sens unique plus épais à l'entrée et plus fluide à la sortie, l'hydrocyclone se rétrécissant de toute façon en forme de cône tronqué normalement dans la partie avoisinant l'extrémité de sortie, et un tuyau d'écoulement prévu pour-la fraction enrichie d'impuretés légères au centre de l'ouverture d'écoulement de la partie en forme de cône, caractérisé: par un deuxième tuyau d'écoule- ment vers l'extérieur (2) pour une fraction moyenne, ledit deuxième tuyau se situant coaxialement par rapport au premier tuyau d'écoulement (1) et pénétrant dans la partie en forme de cône au maximum aussi loin que le premier tuyau d'écoulement (1); 2.- Hydrocyclone selon la revendication 1, caractérisé: par le fait que le tuyau coaxial occupe au moins 70 % et au plus 85 % du diamètre de l'ouverture de sortie (16) du bâti de l'hydrocyclone (cône tronqué); 3.- Hydrocyclone selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé: par le fait que l'extrémité de sortie (16) du deuxième tuyau d'écoulement (2) pénètre dans une chambre de récupération (4) séparée, à travers laquelle est dirigée le premier tuyau d'écoulement (2), et par le fait que le premier tuyau d'écoulement (1) passe à travers une première chambre de récupération (2) pour la fraction (fraction lourde) enrichie d'impuretés lourdes ou de particules lourdes récupérées au bord du bâti de l'hydrocyclone à l'extré- mité de sortie du premier tuyau d'écoulement (1); S894' 4.- Hlydrocyclone selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé: par le fait que, alors que le diamètre extérieur du tuyau extérieur coaxial (2} est compris entre 75 % et 85 % du diamètre de l'extrémité de sortie, le diamètre extérieur du tuyau intérieur (1) est au maximum de 40 % de ce dernier; 5.- Hydrocyclone selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé: par le fait que le tuyau exté- rieur coaxial (2) pénètre d'au moins 4 mm et le tuyau d'écoulement intérieur (1) d'au moins 20 mm à 60 mm dans la partie en forme de cône tronqué; 6.- HIydrocyclone selon la revendication 5, caractérisé: par le fait que le tuyau d'écou- lement intérieur (1) dépasse le tuyau extérieur coaxial (2) d'au moins 15 mm dans la partie en forme de cône tronqué; 7.- Ilydrocyclone selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé: par le fait que l'angle du cône est compris entre 2 et 5 , c'est-à-dire que l'angle d'ouverture du cône est compris entre 4 et 10; 8.- Hydrocyclone selon la revendication 7, caractérisé: par le fait que l'angle d'ouver- ture de cône est compris entre 5 et 8 .