Brevet FR2615760A1 — publié le 19881202

La présente invention a trait aux microcyclones. De nombreuses industries mettent en oeuvre des suspensions diverses : solides en liquide, gaz en liquide, solides en gaz, liquides en gaz, liquides non miscibles, dont la nature, les concentrations et la distribution granulométrique peuvent etre très differentes. Au cas ou il faut effectuer la séparation des phases, plusieurs techniques séparatives peuvent etre envisagées centrifugation, filtration, décantation ou cyclonage. Parmi les techniques de separation de phases utilisées dans de nombreux secteurs industriels, les cyclones et hydrocyclones presentent des avantages de simplicité de fonctionnement et d'entretien et conviennent aussi bien pour la séparation des phases que pour la classification des particules en suspension. Les dimensions et 'la forme des cyclones varient en fonction des caractéristiques de la suspension à traiter et, à l'heure actuelle, plusieurs types sont connus et utilisés. La forme et les dimensions du corps et des orifices d'entrée et de sortie du cyclone, une fois déterminées pour un produit donné, doivent etre impérativement modifiées au cas ou la nature du produit ou l'efficacité de séparation varient. Dans Le cas de cyclones isolés cette modification ne soulève pas de difficuLté, mais il n'en est pas de meme pour les cyclones montés en batterie, comme c'est le cas pour les microcyclones dont le diamètre de la partie cylindrique est d'environ 10 millimètres. L'invention a précisément pour but de proposer un ensemble de microcyclones disposés en batterie et présentant une structure modulaire permettant de modifier aisément, et de manière simple et économique, les caractéristiques des cyclones en vue de les adapter à d'autres conditions opératoires telles que la variation de la nature du produit à traiter ou l'efficacité de séparation notamment. A cet effet, l'invention a pour objet un microcyclone comprenant une première partie cylindrique, une seconde partie conique et une troisième partie constituée d'un tube de surverse, solidaires d'un carter définissant une première chambre d'arrivée du fluide à traiter, communiquant avec La partie cylindrique du microcyclone, à l'extrémité supérieure de celle-ci, par une entrée tangentielle et une seconde chambre de collecte et évacuation de surverse, caractérisé en ce que lesdites trois parties sont réalisées sous forme indépendante les unes des autres et assemblées de manière amovible. Un tel microcyclone est particulièrement apte à constituer un ensemble mo-dulaire de microcyclones en batterie. Suivant un mode de réalisation d'un tel ensemble, lesdits tubes de surverse traversent une plaque, de préférence en forme de disque, dont ils sont solidaires, ladite plaque fermant ladite chambre de surverse, lesdites parties cylindriques sont des tubes en simple appui contre la face inferieure de ladite plaque porte-tube de surverse et enfilés dans des trous ménagés dans une seconde plaque, de préférence en forme de disque, définissant avec le premier disque et une virole externe ladite chambre d'arrivée, et lesdites parties coniques sont en simple appui contre les extrémités inférieures des parties cylindriques, les différentes parties étant maintenues assemblées par des moyens pressant les parties les unes contre les autres. Une telle structure permet un assemblage et un échange des pieces simplifiés, de combiner des éléments de construction d'origine differente et de modifier très facilement les caractéristiques des microcyclones par substitution, selon les besoins, de pièces dimensionnellement différentes à toutes ou seulement certaines des pièces équipant l'ensemble de microcyclones. D'autres caractéristique et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation du dispositif de L'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique représente en demi-coupe verticale axiale un ensemble modulaire de microcyclones en batterie conforme à l'invention. Sur le dessin on a représenté en 1 la partie cylindrique d'un microcyclone constitué par un tube disposé verticalement entre deux plaques en forme de disque 2 et 3 délimitant entre elles et une virole circuLaire externe 4 une chambre 5 dite d'arrivée du fluide à traiter, munie d'un conduit d'alimentation 6. Chaque tube 1 est muni à son extrémité supérieure, à la manière connue, d'un orifice 7 de forme circulaire ou rectangulaire dirigeant le fluide targentiellement à l'intérieur du cylindre 1. L'ensemble représenté sur le dessin comporte un certain nombre de tubes 1 répartis de préférence régulièrement suivant un alignement circulaire coaxial aux disques 2 et 3, ou suivant plusieurs alignements circulaires concentriques suivant la taille de l'ensemble. Les tubes 1 sont en simple appui contre la face inférieure du disque 2 au droit d'une série de tubes 8 dits de surverse disppsés coaxialement aux tubes 1, traversant le disque 2 et en nombre bien entendu egal à celui desdits tubes 1. Les tubes de surverse 8 débouchent à leur extrémité supérieure dans une chambre 9 dite de collecte et d'évacuation de la surverse, délimitée entre le disque 2, un troisième disque 10 chapeautant l'ensemble du dispositif et une virole circulaire externe 11. La chambre 9 communique avec l'extérieur par un conduit 12 de récupération de surverse. Les tubes 1 traversent le disque 3 par des ouvertures circulaires 13 et l'extrémité inférieure des tubes 1 dépasse sur la face inférieure du disque 3 en formant une collerette circulaire 14 délimitant elle-méme sur l'extrémité du tube 1 un logement 15 de réception de l'extrémité de la partie conique de chaque microcyclone. Cette partie conique est constituée par un tube 16 de forme extérieure cylindrique, disposé coaxialement au cylindre 1 et dans le prolongement de celui-ci. L'extrémité inférieur de chaque tube 16 présente un diamètre réduit 17 et est engagée dans un orifice circulaire ménagé dans un quatrième disque 18 coaxial aux autres disques 2, 3 et 10. Les trois éléments constitutifs de chaque microcyclone (1,8,16) sont en simple appui les uns contre les autres grâce aux disques extrêmes 10 et 18 qui prennent en sandwich l'ensemble des élements 11, 2, 4, 1, 3, 16 et 18 en les pressant les uns contre les autres à l'aide d'un boulon 19 coaxial à l'ensemble, traversant les disques et d'un écrou de blocage 20. Le simple enlèvement de l'écrou 20 permet de désolidariser les diverses pieces constitutives de l'ensemble de microcyclones et rend amovible instantanément n'importe quelle pièce indépendamment des autres. Au droit de la traversée des disques 2, 3 et 10 par le boulon 19 sont prévus des moyens d'étanchéité constitués par exemple par une rondelle 21 en téflon ou analogue appliquée contre chaque disque par l'écrou 20 ou un écrou intermédiaire 22 pour les deux disques intermédiaires 2 et 3. Entre la collerette 14 et la face inférieure du disque 3, ainsi qu'entre la partie conique 16 et le disque 18, est prévu un joint annulaire par exemple en caoutchouc servant à l'étanchéité et à un éventuel rattrapage de jeu lors de l'assemblage de l'ensemble. De même, d'autres organes d'étanchéité sont prévus à la jonction entre les pièces 10, 11, 2, 4, 3 ainsi qu'entre les pièces 1 et 16, de préférence en téflon ou analogue puisque ces organes sont en contact avec les produits traités. Le dispositif fonctionne de la même maniere que les ensembles fixes de microcyclones. La suspension à traiter est introduite sous pression dans l'appareil par le conduit 6 de façon à créer un écoulement rotatif dans la chambre 5, d'ou, par les orifices 7, elle entre dans les cyclones. Grâce au mouvement hélico,'dal créé dans chaque cyclone, les particules à séparer sont dirigées le long de la paroi conique de la partie 16 vers l'orifice de sousverse 23, alors que le fluide contenant les particules plus fines est évacué par le tube de surverse 8. La surverse de tous les cyclones est mélangée dans la chambre 9 et évacuée par le conduit 12. L'échange des pièces du dispositif est particulièrement aisé et rapide notamment lorsque varient les conditions et L'efficacité de la séparation en particulier et/ou la nature du produit à traiter. On peut ainsi substituer aux pièces du dispositif d'autres pièces dimensionnellement differentes, par exemple des tubes 1 de diamètre interne, orifice d'entrée et longueur différents, des viroles 4 de hauteur correspondante étant bien entendu prévues, des tubes de surverse 8 différents en utilisant un autre disque 2, ou des parties 16 de conicité et de diamètre de sousverse de valeur différente. Enfin l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes notamment en ce qui concerne les moyens d'emboitage ou d'appui des pièces entre elles, les nature, formes et dimensions des plaques parallèles 2, 3, 10, 18 et des viroles d'entretoisement 4 et 11 quipourraient etre éventuellement réalisées en une seule pièce, ainsi que les moyens de solidarisation des pièces par serrage des disques extremes 10, 18, qui peuvent etre disposés à la périphérie de l'ensemble et non plus au centre. C'est ainsi que ces moyens pourraient être constitués par des tiges filetées parallèles à l'axe de l'ensemble et boulonnées à la périphérie des deux disques 0,-18 faisant saillie par rapport à la ou les viroles cylindriques enveloppant les microcyclones. Dans le cas d'une virole unique, les disques extrêmes 10, 18 pourraient etre maintenus appliqués contre la virole par des dispositifs à fixation rapide quelconques. Il est à noter, par ailleurs, que plusieurs ensembles modulaires selon l'invention pourraient être assemblés en parallèle, entre deux plaques analogues aux disques 10, 18 et communes auxdits ensembles, les moyens d'assemblage étant similaires à ceux decrits ci-dessus pour l'assemblage des disques 10, 18. Il est également à noter que le nombre de microcyclones de l'ensemble modulaire est quelconque et qu'à la limite et sans sortir pour autant du cadre de t'invention, ce nombre peut cotre réduit à 1, plusieurs diamètres de partie cylindrique et plusieurs conicités etant possibles pour ce microcyclone unique. REVENDICATIONS 1. Microcyclone comprenant une première partie cylindrique (1), une seconde partie conique (16) et une troisième partie constituee d'un tube de surverse (8), solidaires d'un carter définissant une première chambre (5) d'arrivée du fluide à traiter, communiquant avec la partie cylindrique du microcyclone, à l'extrémité supérieure de celle-ci, par une entrée tangentielle (7) et une seconde chambre (9) de collecte et évacuation de surverse, caractérisé en ce que lesdites trois parties (1,16,8) sont réalisées sous forme indépendante les unes- des autres et assembles de manière amovible. 2. Ensemble modulaire de microcyclones en batterie, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un jeu de microcyclones selon la revendication 1. 3. Ensemble suivant La revendication 2, caractérisé en ce que lesdits tubes de surverse (8) traversent une plaque (2), de préférence en forme de disque, dont ils sont solidaires, ladite plaque fermant ladite chambre de surverse (9), lesdites parties cylindriques (1) sont des tubes en simple appui contre la face inférieure de ladite plaque porte-tube de surverse (2) et enfilés dans des trous (13) ménagés dans une seconde plaque (3), de préférence en forme de disque, definissant avec le premier disque et une virole externe (4) ladite chambre d'arrivée (5), et lesdites parties coniques (16) sont contre les extrémités inférieures des parties cylindriques (1), les différentes parties etant maintenues assemblées par des moyens (18,19,20) pressant les parties Les unes contre Les autres. 4. Ensemble suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites parties coniques (16) sont plaquées contre les extremités inférieures correspondantes desdites parties cylindriques (1) à l'aide d'une plaque (18), de préférence en forme de disque, munie d'une série de trous dans lesquels est engagée une partie de diamètre réduit (17) ménagée à l'extrémité inférieure desdites parties coniques (16). 5. Ensemble suivant la revendication 3 ou 4, caractêrisé en ce que ladite chambre de surverse est délimitée entre ladite plaque (2) porte-tubes de surverse, une plaque d'extrémité (10), de préférence en forme de disque et une virole externe (11) 6. Ensemble suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdites viroles externes (4 et 11) sont constituées sous forme d'une virole unique aux extremites de laquelle sont appliquees lesdites plaques d'extrémité (10, 18). 7. Ensemble suivant l'une des revendications 3 à 6, caracterise en ce que Les differentes pièces du dispositif sont maintenues pressées les unes contre Les autres à l'aide d'un ou plusieurs dispositifs à boulon (19) et écrou (20) traversant de part en part lesdites plaques (2,3,10,18). 8. Ensemble suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que lesdites plaques d'extrémités sont pressées l'une contre l'autre à l'aide de tiges filetées boulonnées à la périphérie desdites plaques, à l'extérieur de la ou les viroles (4, 11).