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" Dépoussiéreur centrifuge "
La présente invention a pour objet un dépoussiéreur centrifuge tournant à grande vitesse et permettant simultanément de capter les poussières, de les retenir et d'en opérer l'ex- traction automatique.
Pour effectuer le dépoussiérage des gaz ou fumées, il est connu d'utiliser la force centrifuge soit dans des appareils fixes tels que des cyclones, soit dans des appareils comportant un rotor mobile à l'intérieur d'un stator, tels que des turbines ou des ventilateurs. Les poussières qui se déposent sur ces ap- pareils sont évacuées généralement par un courant gazeux prélevé sur le fluide en circulation, ce qui a pour inconvénient de
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remettre les poussières en suspension et d'exiger une décantation ou un filtrage ultérieur.
Le dépoussiéreur objet de l'invention permet de remédier à ces inconvénients.
Ce dépoussiéreur comporte deux enceintes : la première où. sont amenés les gaz chargés de poussières et dans laquelle tourne un cylindre muni de palettes donnant au gaz un mouvement de rotation, la seconde constituant chambre étanche, ces deux enceintes étant séparées l'une de l'autre par un dispositif rassemblant et captant les poussières.
Le cylindre central muni de palettes radiales constitue des cellules entraînant les gaz dans leur mouvement de rotation.
Les poussières sont projetées, par l'effet de la force aentri- fuge, sur la séparation où ellessont rassemblées et d'où. elles passent dans une enceinte fermée où, l'atmosphère étant au repos, elles se déposent.
La séparation entre les deux chambres peut être réalisée soit par un cylindre plein extérieur concentrique au premier cylindre muni de palettes et tournant à une vitesse égale à celle du cylindre intérieur, ou voisine, soit par une grille solidaire du cylindre muni de palettes et disposée à l'extrémité desdites palettes.
Suivant le premier mode de réalisation, le dépoussiéreur est constitua par deux cylindres concentriques tournant autour de leur axe commun et entre lesquels passent les gaz chargés de poussières. Le cylindre intérieur est muni de palettes dont les extrémités se trouvent à une certaine distance du cylindre extérieur ténageant un passage pour l'extraotion des poussières!
Le rotor étant constitué par des cylindres de révolution, sa construction est simple.
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Un extracteur de poussières,, par exemple hélicoïdal, est disposé à demeure ou encore peut être introduit périodiquement dans l'orifice libre compris entre l'extrémité des palettes du cylindre intérieur et le cylindre extérieur. Le dispositif de raclage hélicoïdal sert à évacuer de façon régulière les poussiéres qui se sont déposées dans le cylindre extérieur sous l'effet de la force centrifuge. pour augmenter l'efficacité de l'appareil, il convient d'éviter les mouvements parasites de la veine d'air annulaire, en contact direct avec les poussières oaptées et déposées dans le cylindre extérieur.
A cet effet, un prévoit un ou plusieurs anneaux terminaux perpendiculaires à l'axe du dépoussiéreur et obturant partiellement le passage laissé libre entre les extrémités des palettes du cylindre intérieur et le cylindre extérieur du coté sortie du fluide. L'anneau terminal peut être solidaire du cylin- dre intérieur ou du cylindre extérieure Ou encore, on peut prévoir deux anneaux terminaux solidaires chacun de l'un des cylindres.
Suivant le second mode de réalisation, le dispositif formant grille consiste en une série d'anneaux successifs disposés à l'extrémité des palettes. Cette grille présente une certaine étendue dans le sens perpendiculaire à l'axe du dépous siéreur: elle s'oppose de façon efficace aux mouvements parasites de la veine fluide et assure la oaptation des poussières qui, encore entraînées par la force centrifuge, parviennent dans la zone calme extérieure où elles se déposent.
Les anneaux formant la grille peuvent être disposés suivant des plans perpendiculaires à l'axe du cylindre. Mais ils sont de préférence constitués par des troncs de cône successifs:
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ils provoquent ainsi le rejet des poussières dans une direction opposée à la marche ascensionnelle des gaz et forment joint contre la formation de courants gazeux parasites. Cette diaposi- tion est particulièrement économique.
Avec la grille à éléments tronconiques peut être égale- ment prévue la constitution d'une ou de plusieurs chambres in- termédiaires complétant l'action de la grille et assurant une captation plus efficace des poussières avant leur dépôt dans la zone et anche.
La chambre intermédiaire rotative peut être limitée soit par la surface d'un rotor externe tournant à la même vitesse que le cylindre muni de palettes ou à une vitesse sensiblement égale, soit par des éléments tronconiques superposés solidaires des palettes du cylindre intérieur. Dans le cas où l'on utilise un rotor externe, celui-ci peut être soit cylindrique, soit de préférence conique; la chambre intermédiaire limitée par un cône ou par des éléments coniques superposés assure la chute des poussières dans la zone étanche par gravité.et par force centrifuge.
Dans un mode d'exécution, la grille est constituée par des anneaux fixés sur les extrémités des palettes du cylindre intérieur, l'espace entre l'extrémité des palettes et le cylin- dre extérieur demeurant libre pour le passage d'un extracteur.
Ledit extracteur peut être soit un extracteur hélicoïdal du type précédemment indiqué, soit un simple fil enroulé en hélice aux extrémités des palettes, ce fil pouvant avoir une section circulaire,triangulaire ou de toute autre forme appropriée.
Dans un autre mode d'exécution, le dispositif formant grille peut être constitué par des spires hélicoïdales fixées à l'extrémité des palettes et occupant l'espace compris entre l'extrémité de oellea-oi et le cylindre extérieur. Ces spires
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hélicoïdales, de préférence à pas très réduit, à la fois évitent les mouvements parasites de la veine fluide et assurent l'extrac- td.on des poussières. Dans ce cas, il n'est pas prévu d'extraoteur spécial. Il est également prévu un ou plusieurs anneaux terminaux.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, différents modes de réalisation pratiques du dépoussiéreur objet de 1'invention.
La figure 1 est une vue en coupe, suivant la ligne A-A de la figure 2. du dépoussiéreur installé dans une cheminée.
La figute 2 est une vue en coupe horizontale du dépoussiéreur suivant la ligne B-B de la figure 1.
La figure 3 représente une vue en coupe verticale d'une variante d'exécution du dépoussiéreur.
Les figures 4 et 5 représentent un dépoussiéreur muni dune grille.
La figure 6 est une vue en coupe d'un. dépoussiéreur à grille avec rotor cylindrique externe.
La figure 7 représente une variante d'exécution de l'extracteur.
La figure 8 est une vue perspective d'un double rotor de dépoussiéreur.
La figure 9 représente un dépoussiéreur à grille avec Chambre intermédiaire limitée par une surface conique.
La figure 10 représente un dépoussiéreur avec séparation par grille.
La figure 11 représente un dépoussiéreur analogue avec chambres intermédiaires à éléments coniques superposés.
Les figures 12, 13 et 14 représentent des modes d'exécution particuliers de la grille du dépoussiéreur, la figure 13 avec coupe lat éraleo
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Le dépoussiéreur (fig.1) est essentiellement constitué par deux cylindres pleins concentriques 1 et 2 pouvant tourner autour d'un même axe de rotation, mais indépendamment l'un de l'autre, Le cylindre 1, par exemple, est claveté sur l'arbre 3 et entraîné par la poulie 8. Le cylindre 2 est fixé à deux coussinets 6 et 7 montés sur 11 arbre 3 et entraîné par la poulie 9.
Sur le cylindre intérieur 1 sont fixées des palettes 4 situées dans des plans diamétraux et dont les extrémités ne vont pas jusque au cylindre extérieur 2, de façon à laisser un espace annulaire permettant le passage de 11 extracteur. Ledit extracteur est constitué par un ou plusieurs râcloirs hélicoïdaux 5 fixés sur les extrémités des palettes 4.
L'extrémité extérieure du râcloir 5 est de rayon légèrement inférieur au rayon intérieur du cylindre externe 2 de façon à laisser le jeu nécessaire au bon fonctionnement de l'appareil.
Le dépoussiéreur peut être installé à l'intérieur d'une cheminée telle que 10 comportant une goulotte circulaire 11 pour l'évacuation des poussières. De façon à éviter que les poussières ne pénètrent à l'intérieur des paliers d'extrémité de l'arbre 3, on peut protéger ceux-ci au moyen de carters 12 auxquels on donne, de préférence, une forme aérodymanique, de façon à éviter les pertes de charge du flux gazeux à l'entrée et à la sortie du dépoussiéreur. Une circulation d'air peut être avantageusement prévue dans les carters pour refroidir les organes qu'ils protègent.
Les deux cylindres 1 et 2, entraînés respectivement par les poulies 8 et 9, tournent à des vitesses différentes. par exemple,, le cylindre extérieur 2 tourne un peu moins vite que le cylindre intérieur. Le gaz chargé:. de poussières, aspiré par la cheminée 10, traverse le dépoussiéreur dans l'espace annulaire compris entre les deux cylindres. Le gaz est entraîné par
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extérieur 8 sur lequel elles restent appliquées sout l'effet de la force centrifuge. Comme les cylindres tournent à des vitesses différentes, le râcloir 5, solidaire du cylindre 1, posaède un mouvement relatif par rapport au cylindre extérieur 2.
Il fonctionne à la manière d'un extracteur à vis et fait tomber les poussières dans la goulotte 11, d'où elles se déposent dans une enceinte fermée de façon continue et sans agitation.
Une variante d'exécution du dépoussiéreur est représentée figure 5. Les deux cylindres 1 et 2 sont solidaires et entrainés par une poulie unique. L'extracteur est indépendant du dépoussiéreur proprement dit. Il est constitué par un cylindre creux 13 portant des râcloirs hélicoïdaux 14. Ces râcloirs portent avantageusement à leur partie supérieure des pièces tranohantea 15 débordant légèrement le gabarit extérieur des râcloirs 14, mais pouvant cependant pénétrer -avec facilité dans le cylindre ext érieur 2.
L'arbre du dépoussiéreur 3 peut être creux pour permettre le centrage de l'extraoteur au moyen de la tige 16 au cours de la manoeuvre.
Le dépoussiéreur fonctionne comme ci-dessus. A intervalles déterminés, on manoeuvre l'extracteur en lui donnant un mouvement de translation alternatif de bas en haut, ce mouvement pouvant aussi être combiné avec un mouvement de rotation.
Ledit extracteur pénètre entre le cylindre 1 et l'extrémité des ailettes 4. Par suite, les extrémités 16 coupent la couche de poussières appliquée sur le cylindre 1 et les poussières ainsi détachées sont chassées par les râcloirs 14, tombent et sont évacuées.
Pour éviter les mouvements parasites de la veine fluide en contact avec le cylindre extérieur, il est avantageux de munir soit le cylindre extérieur un anneau terminal 19 (fig.4)
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soit le cylindre intérieur d'un anneau 20 (fig.5) obturant partiellement le passage laissé libre entre les extrémités des palettes du cylindre intérieur et le cylindre extérieur du coté sortie des gaz. Ces anneaux, solidaires de l'un des cylindres, ne présentent, par rapport à l'autre, qu'un jeu très faible, et obturent l'espace compris entre les extrémités des palettes 4 et le cylindre extérieur 2 du côté sortie du fluide.
Pour s'opposer de façon plus efficace aux mouvements parasites de la veine fluide, une disposition consiste à munir en outre les palettes 4 du cylindre intérieur, sur tout ou partie de leur hauteur, d'anneaux 17 situés dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'appareil (fig.4) concentrique au cylindre en rotation, l'ensemble des anneaux 17 constituant une "grille" distante du cylindre 2.
Les poussières, au cours de la centrifugation, se déplacent radialement vers le cylindre externe 2; elles traversent la grille suivant la flèche ± et entrent dans la zone comprise entre cette grille formée par les anneaux 17 et le cylindre extérieur 2. Elles continuent leur trajet dans oette zone jusqu'à rencontre avec le cylindre extérieur ?. sur la paroi intérieure duquel elles s'accumulent. L'extracteur, non représenté sur la figure, et ..déjà décrit, les évacue dans l'espace grillecylindre externe.
Dans une autre disposition (fig.5) la grille est constituée par un ensemble d'hélicoidesïdes 20 à faible pas, fixés à l'extrémité des palettes 4 et dont l'extrémité est voisiné du cylindre extérieur 2. Dans ce cas, les hélicoïdes remplissent à la fois la fonction de la grille précédemment indiquée et celle de l'extracteur assurant l'évacuation des poussières.
Un anneau terminal 19 est prévu à la partie supérieure
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pour la veine gazeuse dans l'espace compris entre l'extrémité des palettes 4 et du cylindre 2, veine qui pourrait, sans an- neau terminal, s'écouler en suivant les canaux compris entre deux hélicoldes consécutifs.
Il est à rema@quer que les anneaux terminaux 19 ou 20 empêchent l'écoulement de la veine périphérique surpressée vers la sortie du dépoussiéreur, mais l'écoulement de ladite veine fluide vers l'entrée de l'appareil reste possible, et contribue à l'extraction des poussières déposées.
Dans une variante d'exécution, lesanneaux 17 ont une forme tronconique évasée vers le bas (fig.6). Lorsque le cou- rant ascendant vient frapper les anneaux 17, les poussières se trouvent arrêtées et projetées dans une direction opposée au trajet des gaz. En outre, ces anneaux canalisent en quelque sorte le courant gazeux et évitent la formation de courants pa- rasites qui pourraient se créer au voisinage du cylindre extéè rieur 2.
L'extracteur est constitué par un fil métallique 21 (fig*6) de section circulaire ou autre, enroulé en spirale. Ce fil prend appui sur les anneaux 17: il pourra être soudé ou fixé par tout moyen convenable en différents points sur les anneaux 17.
Cet extracteur, de construction très simple, assure un excellent raclage du cylindre extérieur 2 et une chute régulière des poussières.
Suivant une variante (fig.7) l'extracteur peut être cons- titué par des éléments 22, par exemple des tronçons de fil mé- tallique, inclinés et disposés à une certaine distance les uns des autres à l'extrémité des anneaux 17 formant grille et dispo- sés en face de chaque palette 4. Pour que cet extracteur soit efficace, il est nécessaire qu'il déborde, s'il y a lieu, les la anneaux 17 formant/grille. Lesdits anneaux sont alors encastrés dans les palettes 4.
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Les poussières refoulées à la partie inférieure par l'extracteur 22 (ou les éléments 17) risquent, si elles ont tendance à se colmater,de se rassembler en 23 dans la partie du oy- londre extérieur 2 qui déborde du cylindre intérieur 1 et qui, normalement, contient les bras de fixation du cylindre 2. A cet endroit les organes dépoussiéreurs n'ont plus d'action pour obliger les poussières à tomber dans les récipients destinés à les recevoir. pour prévenir cet inconvénient, on empêchera les pouss iè- res (fig. 8) de parvenir à cet endroit en les laissant échapper du cylindre extérieur 2 au moyen de fentes 24 prévues à la hauteur du bas du cylindre intérieur 1.
Ces fentes sont de préférence allongées. Elles sont par exemple rectangulaires et disposées en nombre convenable sur le cylindre 2. Les poussières entraînées par le cylindre 1 le traversent et tombent entre le cylindre 2 et l'enveloppe exté@i@u rieure: passent dans les gaines d'évacuation 35 et parviennent aux récipients dans lesquels elles se déposent.
Un mode de réalisation différent (fig.9) permet d'assurer l'évacuation des poussières sans avoir à prévoir d'extrac- teur mécanique. Suivant ce mode, on prévoit à la place du rotor cylindrique extérieur 2 un rotor tronconique 26 coopérant à l'extraction avec le cylindre intérieur 1 à palettes 4 et les anneaux 17 superposés formant grille. On réalise ainsi une chambre intermédiaire rotative entre la zone où passent les gaz chargés de poussières et la zone calme où les poussières séparées par la force centrifuge et lt action des anneaux 17 se déposent.
Le rotor externe tronconique 26 assure, par l'effet de la gravité qui s'ajoute à la composante centrifuge tangentielle, la chute des poussières rassemblées. L'extraction des poussières peut être facilitée en créant, par un moyen quelconque, des vibrations
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appliquées dans le tronc de cône 26 par la force centrifuge.
La figure 10 représente un dépoussiéreur dans lequel la séparation des poussières est simplement obtenue au moyen d'une grille 17. L@s gaz arrivant en 32 sont animés d'un mouvement de rotation au moyen des palettes 4. Les poussières entraînées par la force centrifuge sont projetées entre les anneaux 17, de pré- férence tronconiques et parviennent dans l'enceinte étanche 30 où elles se déposent et sont recueillies en 36. Les gaz épurés sortent en 33. Dans ce mode de réalisation, la chambre intermédiaire se trouve supprimée.
Dans le dépoussiéreur suivant figure 11, la grille est munie d'une chambre rotative formée de l'ensemble de troncs de cône 27 de hauteur appropriée à la pente recherchée eu égard à l'encombrement de l'appareil. Ces troncs de cône 27 solidaires des palettes 4 coopèrent avantageusement avec des anneaux plans 28 perpendiculaires à l'axe du dépoussiéreur pour assurer le rassemblement des poussières captées par la grille d'anneaux 17.
On voit sur les mêmes figures 10 et 11 le montage du dépoussiéreur sur une cheminée 29, les paliers 3 étant disposés hors de la zone où passent les gaz chargés de poussières. Cette disposition est avantageuse pour le cas du dépoussiérage des fumées chaudes telles que celles qui s'échappent des chaudières, fours, etc.... 30 représente l'enceinte extérieure étanche où se rassemblent les poussières.
Les gaz chargés de poussières amenées en 32, parviennent dans la zone intérieur où ils rencontrent le cylindre intéeieur 1 à palettes 4. Les poussières sont chassées vers l'extérieur par la force centrifuge, tandis que les gaz continuent leur mouvement vers l'évacuation 33. Les poussières projetées contre la grille 17 se rassemblent et parviennent dans l'une des chambres intermédiaires rotatives 34 formées par les parties 27 et
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28. Là elles se déposent et, encore soumises à l'action de la force centrifuge, elles coulent par l'orifice 35 dans l'enceinte extérieure 30 où on les recueille en 36.
Diverses dispositions de détail peuvent être également précisées pour l'adaptation facile et avantageuse du dépoussiéreur suivant l'invention à des installations particulières.
Les extrémités inférieure et supérieure des palettes 4 sont incurvées en forme de pales de ventilateurs hélicoïdes.
L'extrémité inférieure présente une forme courbe telle qu'elle provoque un mouvement ascendant du courant gazeux par action mécanique.
De même, l'extrémité supérieure est courbée de façon à ajouter au courant ascendant une énergie supplémentaire. Cette énergie supplémentaire communiquée au courant gazeux a pour but de compenser les pertes de charges dues à l'appareil et, au besoin, de renforcer le tirage déjà existant.
Ce perfectionnement, particulièrement simple, permet d'adapter l'appareil sans difficultés aux installations existantes dans lesquelles le tirage est précaire eu même insuffisant.
Au-dessus des cylindres est prévu un diffuseur annulaire fixe 37 muni de palettes 38 convenablement profilées. Les palettes 38 servent à redresser le courant gazeux qui sort du rotor (fig.6) en possédant une vitesse de composante perpendiculaire à ltaxe. Elles s'opposent à ce que le courant conserve un mouvement de rotation propre et l'obligent à prendre une direction perpendiculaire à l'axe de l'appareil.
En outre, le diffuseur présente à sa partie supérieure 39 une forme évasée dans le but de transformer en pression une partie de l'énergie cinétique du courant gazeux.
Divers modes dtexéoution de la grille peuvent être prévus en outre de celui par anneaux plans ou tronconiques précédemment indiqué.
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Elle peut être réalisée en forme de rucher (fig.12) dont les arêtes sont convenablement inclinées pour assurer la chute des poussières dans la chambre étanche extérieure;
La grille peut encore être formée au moyen d'anneaux tronconiques 41 inclinés successifs (fig.13) entre lesquels sont montées des palettes perpendiculaires soudées ou fixées par tout autre moyen.
Dans ce mode de réalisation, on peut prévoir, comme indiqué figure 14, que l'extrémité extérieure des éléments intermédiaires de fixation peut être incurvée en 40 de façon à créer un entraînement des poussières vers l'extérieur ainsi qu'éventuellement un entraînement des gaz.
On pourrait également donner une forme hélicoïdale aux bras de fixation du cylindre extérieur sur l'arbre de rotation.
Sur les dessins annexés, on a représenté le dépoussiéreur avec un axe de rotation vertical. Il est bien évident que, dans ces différents modes de réalisation, il peut être à axe horizontal pour certaines applications ou pour son installation dans des conduits horizontaux tels que des carneaux de fumées. Les inclinaisons des divers éléments de la grille seront modifiées en conséquence.
Le dépoussiéreur faisant l'objet de la présente invention peut être utilisé pour le dépoussiérage des fumées de com- bustbn des chaudières ou des fours, pour l'épuration des gaz mis en oeuvre dans les industries les plus diverses, telles que sidérurgie, cimenterie, plâtrerie, scierie, meunerie, industries chimiques ou de concassage, et en général dans la captation de toutes poussières émanant de fabrications ou manutentions quelconques. Il peut encore être utilisé, de préférence avec arrosage de liquide, pour l'épuration des gaz contenant en suspension des particules liquides ou visqueuses telles que goudrons, essences ou autres.
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Enfin, le dépoussiéreur suivant certains modes de réalisation, notamment suivant la figure 11, peut être utilisé comme séparateur-classeur. Les produits des différentes cnambres intermédiaires successives pourront être recueillis séparément.
La. même classification des poussières pourrait être obtenueau moyen de plusieurs appareils disposés en série sur le trajet des gaz, lesdits appareils tournant à des vitesses de rotation différentes.