Brevet FR2835764A1 — publié le 20030815

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de cyclones pour séparer les particules d'une veine de fluide, comprenant au moins deux cyclones en parallèle ayant un orifice d'entrée tangentiel pour la veine de fluide et à l'intérieur desquels la veine de fluide est mise en rotation de façon que la force centrifuge engendrée dans la veine de fluide permette de déposer les particules à séparer contre la paroi extérieure et de les évacuer par les orifices de sortie. Art antérieur Selon le document DE 19803872 Al on connaît un séparateur d'huile fonctionnant par effet centrifuge comme un cyclone pour le dispositif de ventilation du carter de vilebrequin. En entrée, cette installation reçoit un mélange huile-air ; en sortie cette installation comporte une sortie pour l'air filtré et une sortie pour l'huile. De tels séparateurs centrifuges sont connus en soi. Dans ces séparateurs des cyclones séparés sont combinés pour former des cyclones dits multiples permettant une meilleure efficacité pour un diamètre plus faible du cyclone et néanmoins un débit de gaz plus important. La difficulté de ces installations connues est qu'en général elles ne sont prévues que pour une certaine plage de débit de sorte qu'au cas où le débit est différent du débit nominal on aura une modification du degré de séparation ainsi que de la perte de charge, ce qui est gênant. Buts de l'invention La présente invention a pour but de développer un cyclone multiple ou installation à plusieurs cyclones pour séparer les particules d'une veine de fluide, selon le type défini ci-dessus, permettant une adaptation optimale à des conditions de fonctionnement différentes. Exposé et avantages de l'invention L'installation de séparation à cyclones du type ci-dessus pour séparer les particules d'une veine de fluide comporte au moins deux cellules à cyclones ayant chacune un orifice d'entrée tangentiel pour la veine de fluide et mettant cette veine en rotation de façon que sous l'effet de la force centrifuge engendrée dans la veine de fluide, les particules à séparer se déposent sur la paroi extérieure. Selon l'invention, les séparateurs cyclones sont avantageusement branchés en parallèle ; les orifices d'entrée de la veine de fluide se ferment ou s'ouvrent séparément. D'une manière particulièrement avantageuse, plusieurs orifices d'entrée peuvent être fermés ou ouverts à l'aide d'un tiroir commun ; celui-ci comporte au niveau des orifices d'entrée respectifs également un orifice pour le passage de la veine de fluide et la position et la taille de ces orifices est réalisée de façon à avoir, dans les différentes positions du tiroir, un nombre différent d'orifices d'entrée pour la veine de fluide. A titre d'exemple, dans le cas de plusieurs cyclones juxtaposés, le tiroir commun aura pour le premier cyclone une petite ouverture qui ne coïncidera avec l'ouverture d'entrée respective que pour une position du tiroir. Pour le second et l'autre cyclone, le tiroir aura de manière croissante un orifice de taille plus grande de sorte qu'en fonction des dimensions de l'orifice ceux-ci seront ouverts pour les autres positions du tiroir. Selon un premier mode de réalisation, les rotors sont juxtaposés en une rangée et le tiroir est une plaque effectuant un mouvement de translation. Selon un second mode de réalisation avantageux, les rotors sont disposés suivant une forme cylindrique sur une trajectoire circulaire et le tiroir est un cylindre annulaire tournant. L'utilisation selon l'invention de cyclones ainsi branchés avantageusement en parallèle permet de manière simple, par exemple en fonction croissante du débit, de brancher par le tiroir successivement différents cyclones, de manière linéaire ou en rotation. Cela permet d'éviter les difficultés créées dans les solutions connues selon l'état de la technique et d'assurer que les cyclones travaillent toujours dans la plage du débit nominal. Les cyclones qui sont branchés successivement n'ont pas toujours nécessairement les mêmes dimensions. Par exemple on peut avantageusement juxtaposer de manière linéaire trois cyclones ou les répartir suivant une périphérie et dans une première position du tiroir les trois cyclones seront accessibles ; dans une seconde position du tiroir, le second et le troisième seront accessibles et dans une troisième position du tiroir, seul le troisième cyclone sera accessible à la veine de fluide. Une application avantageuse de l'invention est celle de l'utilisation de l'installation pour séparer les gouttelettes d'huile de la veine de gaz provenant d'une ventilation de carter de vilebrequin d'un véhicule automobile ou encore pour séparer les gouttes d'eau d'une veine de gaz d'un véhicule alimenté par pile à combustible ou encore pour séparer d'autres matières solides contenues dans une veine de gaz. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation de cyclones représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'une installation de trois cyclones juxtaposés de manière linéaire et constituant le premier exemple de réalisation permettant de commander les orifices d'entrée avec un tiroir linéaire, - la figure 2 est une vue d'une installation à trois cyclones répartis à la périphérie comme second exemple de réalisation dans lequel on com- mande les orifices d'entrée à l'aide d'un tiroir rotatif. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre une installation à trois cyclones 1, 2,3 pour séparer de l'huile du gaz de ventilation du carter de vilebrequin d'un véhicule automobile. Le mélange huile-air peut être conduit aux orifices d'entrée 4,5, 6 des cyclones 1, 2,3. De façon connue, le mélange est mis en rotation dans les cyclones 1, 2,3 pour que le gaz nettoyé puisse sortir par le haut par les orifices 7,8, 9 et que l'huile lourde se dépose sur la paroi des cyclones 1, 2,3 et puisse s'écouler par les orifices de sortie 10, 11, 12. Un tiroir 14 mobile linéairement suivant la flèche 13 sert à ouvrir et/ou à fermer les orifices 4,5, 6 des cyclones 1, 2,3. Pour cela, le tiroir 14 comporte une ouverture 15 qui libère uniquement l'orifice d'entrée 4 du cyclone 1 pour la position représentée du tiroir. Pour le cyclone 2 on a un orifice d'entrée 16 plus grand qui libère en outre également dans une seconde position de tiroir décalée vers la gauche, l'orifice d'entrée 5 du cyclone 2. Pour le cyclone 3 on a un orifice d'entrée 17 encore plus grand qui, lorsque le tiroir est encore plus déplacé vers la gauche, dans une troisième position, libère l'orifice d'entrée 6 du cyclone 3. Ainsi, dans l'exemple de réalisation de la figure 1, on a une installation qui pour une première position de tiroir permet d'alimenter les trois orifices d'entrée 4,5, 6 des cyclones 1, 2,3 avec le mélange à nettoyer. Dans la seconde position du tiroir, les orifices d'entrée 5,6 des cyclones 2,3 reçoivent le mélange à nettoyer car l'ouverture 15, relativement petite du tiroir 14, ne correspond pas à la position de l'ouverture 15 du cyclone 1 qui est ainsi fermée. Dans la troisième position de coulissement, seul l'orifice 6 du cyclone 3 reçoit le mélange à nettoyer car les orifices 15 et 16 de nouveau relativement petits du tiroir 14 ne sont pas en coïncidence avec les ouvertures 15,16 des cyclones 1 et 2. La figure 2 montre un exemple de réalisation d'une installation 20 à trois cyclones 21,22, 23 qui se distingue de l'exemple de réalisation de la figure 1 uniquement en ce qu'il s'agit ici d'une installation en forme de cylindre 20. Dans cette installation, les cyclones 21,22, 23 sont prévus sur une trajectoire circulaire. Un tiroir 24 est monté à rotation de façon que les ouvertures reconnaissables 25,26 et une troisième ouverture qui n'apparaît sur cette figure se trouvent sur l'anneau tournant 24 en forme de tiroir. Le fonctionnement de cette installation correspond toutefois à celui de l'exemple de réalisation de la figure 1. REVENDICATIONS 1 ) Installation de cyclones pour séparer les particules d'une veine de fluide, comprenant au moins deux cyclones en parallèle (1, 2,3 ; 21,22, 23) ayant un orifice d'entrée tangentiel (4,5, 6 ; 24,25) pour la veine de fluide et à l'intérieur desquels la veine de fluide est mise en rotation de façon que la force centrifuge engendrée dans la veine de fluide permette de déposer les particules à séparer contre la paroi extérieure et de les évacuer par les orifices de sortie (10, 11, 12), caractérisé par plusieurs cyclones (1, 2,3 ; 21,22, 23) branchés en parallèle, les orifices d'entrée (4,5, 6) de la veine de fluide pouvant être ouverts ou fermés séparément. 2 ) Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs orifices d'entrée (4,5, 6) se ferment ou s'ouvrent à l'aide d'un tiroir commun (17 ; 24) comportant dans la zone de chaque orifice d'entrée (4,5, 6) également une ouverture (15,16, 17 ; 24,25) pour le passage de la veine de fluide, la position et la dimension de ces ouvertures (15,16, 17 ; 24,25) étant conçues chaque fois pour que dans les différentes positions du tiroir on puisse avoir un nombre différent d'orifices d'entrée (4,5, 6) pour la veine de fluide. 3 ) Installation selon la revendication 2, caractérisé en ce que - pour des cyclones (1, 2,3 ; 21,22, 23) juxtaposés, le tiroir commun (17 ; 24) présente une ouverture (15) pour le premier cyclone (1) qui n'est en regard de l'orifice d'entrée respectif (4) que pour une position du cyclone, et - pour le second cyclone (2) et l'autre cyclone (3), le tiroir (17,24) com- porte de manière croissante chaque fois une ouverture (16,17) pour qu'en fonction de la position du tiroir les orifices d'entrée respectifs (16, 17) puissent être libérés également dans d'autres positions du tiroir. 4 ) Installation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que - les cyclones (1, 2,3) sont placés les uns à côté des autres en ligne et le tiroir est une plaque (17) effectuant un mouvement de translation. 5 ) Installation selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que - les cyclones (21,22, 23) sont installés sur une trajectoire circulaire et le tiroir est un cylindre tournant (24). 6 ) Installation de cyclones selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée par - trois cyclones (1,2, 3 ; 21,22, 23) et dans une première position du tiroir les trois cyclones (1,2, 3 ; 21,22, 23) sont accessibles à la veine de fluide, dans une seconde position de tiroir, le second et le troisième cyclone (2 ; 22) et (3 ; 23) sont accessibles dans une troisième position du tiroir, seule le troisième cyclone (3 ; 23) est accessible à la veine de fluide. 7 ) Utilisation d'une installation selon la revendication 1, dans la veine de gaz de l'installation de ventilation du carter de vilebrequin d'un véhicule automobile pour séparer les gouttelettes d'huile. 8 ) Utilisation d'une installation selon la revendication 1, dans la veine de gaz d'un véhicule alimenté à partir d'une pile à combustible pour séparer les gouttes d'eau de la veine de gaz.