<Desc/Clms Page number 1>
MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION Madame Marta ZANDER née KLOAS " Procédé et dispositif pour la séparation ou la récupération des matières contenues dans les gaz, vapeurs ou brumes ".
La présente invention se rapporte à un procédé pour la séparation ou la récupération des matières qui se trouvent e@ fines divisions à l'état d'agrégat solide ou fluide dans les milieux gazeux, vaporeux ou brumeux, ainsi qu'aux dispositif: pour l'application de ce procédé .
On a essayé jusqu'ici de séparer ces matières en faisani passer les corps qui les tiennent en suspension dans un cana@ pourvu de surfaces saillantes de direction et en renversant le courant, les matières contenues dans ces corps devant être ainsi éliminées en vertu de leur force cinétique. Les procéda connus de ce genre se sont cependant manifestés comme compte'
<Desc/Clms Page number 2>
tement insuffisants en ce que, pendant le renversement du cou- rant, ils n'exploitent pas l'énergie cinétique dans la mesure nécessaire pour la séparation.
Une séparation ou élimination irréprochable est assurée, suivant l'invention, par l'énergie cinétique en ce qu'à partir du commencement du renversement et, par suite, dans toute la portée de séparation de la surface intéressée et en tenant compte de la contraction, la vitesse du courant de gaz est diminuée ou en tout cas n'est pas augmen- tée. Il en résulte qu'à partir du renversement du corps, les matières conduites par le courant gazeux sont maintenues dans leur trajet et, en tout cas, ne sont pas déviées dans une pro- portion croissante. Le risque de l'entraînement de ces matières par la circulation du gaz se trouve ainsi diminué .
Un dispositif de séparation correspond alors à ce principe si les surfaces qui se suivent les unes au-dessus des autres dans la direction du courant gazeux ( surfaces de choc ) sont disposées de telle sorte que les sections mesurées entre le bord libre de la surface de choc,d'une part, et la paroi du oanal ou jusqu'au, bord libre de la surface de choc immédiate - ment suivante, d'autre part, augmentent constamment. Cette augmentation des sections a pour conséquence que la vitesse du courant décroît en proportion ou demeure égale .
Les dessins ci-joints montrent des exemples d'exécution de dispositifs appropriés pour l'exploitation du procédé sui- vant l'invention .
Dans le mode d'exécution suivant la figure 1, le disposi- tif se compose essentiellement d'un oanal 1 avec des surfaces de choc 2 qui se projettent alternativement et obliquement dans le canal de ses parois opposées, de sorte que la circula- tion suit un trajet en zig-zag. Le courant pénètre dans le canal en 3 et est aooéléré jusqu'à la section 4a , A partir
<Desc/Clms Page number 3>
de ce point, le courant est détourné par la deuxième surface
2b, et en même temps, par suite' de la disposition spéciale des surfaces de choc et de l'accroissement consécutif de la seo- tion du courant le long de la surface 2b, la vitesse de la circulation n'est plus augmentée .
Comme la masse des matières contenues dans le courant est plus grande que celle du gaz qui circule, l'énergie cinétique des molécules solides ou liquides qui devient active par suite de la déviation du trajet est plus grande que celle à laquelle sont soumises les autres molécules du courant. Il s'ensuit que les matières qui doivent être éliminées ne suivent plus le courant mais en sont rejetées de la manière qui est représentée dans la figure 1 et arrivent sur la surface de choc 2b. De là elles peuvent être conduites à l'extérieur du oanal d'une r manière appropriée, le cas échéant par l'arrosage des sufaces de choc.
Du premier point de séparation le courant est de nouveau accéléré jusqu'à ce qu'il atteigne la section 4b au delà de laquelle se reproduit sur le plan incliné suivant 2 l'opération et ainsi de Q#3&.e qui se répète encore sur le plan 2 d l'opération et ainsi de décorite suite. Cette opération peut se renouveler aussi souvent qu'il est nécessaire pour atteindre le degré d'élimina- tion désiré .
Par la disposition des surfaces de guidage ou de choc sous un angle d'environ 45 relativement aux parois du canal, disposition à laquelle on doit généralement donner la préfé- rence pour des raisons de construction, le principe de l'inven- tion est sauvegardé si les plans des surfaces qui se succèdent les unes au-dessus des autres coupent les parois du canal au même point, de sorte que le prolongement d'une surface de séparation arrive sur la paroi opposée du canal au point même où est placée la surface de séparation immédiatement suivante.
Pour obtenir un très haut degré de séparation et par oonsé' auent pour arriver aussi au classement des différentes matières
<Desc/Clms Page number 4>
ou de matières de différentes grosseurs, il est recommande, aussi bien quand on travaille avec que sans liquide d'arrosage, d'exécuter les sections les plus étroites 480' 4b, 4c, etc......
qui se succèdent les unes au-dessus des autres dans la direction du courant exactement de la manière représentée dans la figure
2, de sorte que la vitesse avec laquelle la séparation s'opère au commencement de la déviation, c'est-à-dire à la section actuellement la plus étroite, s'ajoute toujours dans les sépa- rations qui se succèdent et que par conséquent l'énergie ciné- tique qui occasionne la séparation devient toujours plus grande de sorte qu'elle suffit aussi pour rejeter les molécules les plus petites et spécifiquement les plus légères et, par suite, les molécules d'une moindre masse. La construction suivant la figure 2 est aussi dans ce cas particulièrement avantageuse quand {Les matières différentes ou les mêmes matières doivent être classées d'après leur grandeur.
Au premier étage de la séparation sont éliminées les molécules les plus lourdes ou les plus grosses, à l'étage suivant celles qui viennent immé- diatement au-dessous comme poids ou comme volume, puis à l'autre étage, celles qui sont encore plus légères ou plus petites, etc..... et au dernier étage, les molécules les plus légères ou les plus petites .
Si l'on doit éliminer des matières qui se trouvent à l'état d'agrégat liquide ou si l'on doit travailler avec un liquide d'arrosage, le maintien'' de principe suivant l'inven- tion présente des difficultés dans les cas dans lesquels l'en- àombrement joue un grand rôle, dans lesquels par suite il n'est pas possible de procéder à la séparation dans des canaux diri- gés horizontalement, parce qu'on ne dispose pas de la surface nécessaire à cet effet. Dans ce cas on doit choisir pour le courant principal une'direction verticale ou oblique.
Mainte- nant pour pouvoir maintenir dans une direction non horizontale
<Desc/Clms Page number 5>
. du courant principal, d'une part, les angles appropriés qui forment pour la séparation suivant le principe de l'invention mais, d'autre part, pour ne pas influencer défavorablement, dans une telle direction du courant principal, l'effet de se paration qui dépend dans une grande mesure de l'arrosage, le surfaces arrosées de séparation sont disposées de telle sort suivant l'invention, que le liquide ne puisse pas dégoutter de ces surfaces et parvenir dans le courant du gaz, o'est-à- dire qu'elles sont placées de manière à former avec l'horizo:
tale un angle de 90 à 270 , En évitant l'égouttement, l'effe de la séparation est maintenu effectif, en tant qu'il dépend de l'arrosage, et en outre en empêche le courant de gaz de recevoir de l'humidité par suite de l'égouttement. Dans une telle disposition des surfaces de séparation relativement à l'horizontale, pour maintenir l'angle d'inclinaison appropria de ces mêmes surfaces par rapport à la direction du courant, la chambre creuse du canal traversée par ce dernier est dis- posée sous un angle correspondant relativement à la direction du courant principal. C'est ainsi, par exemple, que le coura@ de gaz suit un trajet en forme de zig-zag ou de serpentin .
Les figures 3 à 5 montrent des modes d'exécution de ce dernier genre .
Dans la figure 5 sont représentées les positions extrême des surfaces de séparation qui interviennent dans le disposil suivant l'invention. Dans la position I, la surface de sépara tion a une inclinaison d'environ 90 relativement à l'horizo] tale, et dans la position II, une inclinaison d'environ 2700 par rapport à l'horizontale. Une plus grande inclinaison des surfaces de séparation au delà des positions I et II dans le sens des flèches u ou v conduirait à l'égouttement du liquida à moins que ne soient employés des liquides spécialement gluants ou des liquides avec une viscosité particulièrement
<Desc/Clms Page number 6>
élevée. En conséquence, on ne peut pas indiquer une mesure exacte des angles.
Les limites extrêmes pourront légèrement s'écarter les unes des autres suivant le liquide employé dans chaque cas particulier. C'est pourquoi il convient aussi de ne pas s'en tenir rigoureusement à 90 ou à 270 .
Les courante à traiter pénètrent dans le canal par la partie inférieure de oelui-ci et circulent ensuite dans le sens de bas en haut. Par suite du rétrécissement de la section dans la partie inférieure, il se produit une accélération du courant, Le gaz circule donc avec une vitesse accrue jusqu'à la section Q1 ou à peu près. A partir de ce point le oourant est dévié tandis que les molécules à éliminer, en raison de l'inertie de leur masse, ont tendance à continuer à voler en ligne droite jusque sur la surface de séparation k qui est arrosée d'en haut par le conduit a et dérive par là les molécules séparées dans la rigole b. La séparation se renouvelle ensuite en arrière de la section % de la même manière qu'en arrière de la section Q1.
Dans le mode d'exécution suivant la figure 4, de même que dans l'autre mode d'exécution suivant la figure 5 qui sera décrit plus loin, la paroi du canal 5 qui se trouve en face de la surface de aéparation est cintrée ( figure 1). Cette con- struction est d'une importance fondamentale (c'est-à-dire essen- tielle ) aussi bien pour le mode d'exécution particulier sui- vant les figures 4 et 5 que pour tous les autres et, par consé- quent, aussi pour la oonformation horizontale du canal de circu- lation. Par cette paroi sont blindées les chambres 6 qui se trouvent en face des surfaces de sépration k et influencent désavantageusement l'effet de séparation par suite de la vitesse de courant rendue nécessaire par l'action des masses pour la séparation.
Si ces parois de blindage n'existaient pas, il se formerait en effet dans la chambre morte,qui se trouve en face
EMI6.1
de la surface de ooparation kplusieurs*eourante turbulents
<Desc/Clms Page number 7>
irréguliers, ainsi qu'on le voit dans la partie supérieure de la figure 1. Mais si ces chambres mortes 6 sont blindées, par exemple, par la paroi cintrée 5 le tourbillonnement se trouve ainsi réglé et il se forme, comme représenté dans la figure 1, une turbulence uniforme autour du pont central m qui est oomma dé par le courante Les tourbillons irréguliers opèrent de tell sorte que les matières à séparer qui y parviennent ne sont pas éliminées mais retournent en majeure partie dans le courant.
De tels tourbillons irréguliers constituent en outre un grave inconvénient en ce que/non seulement ils absorbent beaucoup d'énergie mais aussi parce qu'ils troublent la circulation du courant et occasionnent une chute plus grande de la pression dans le séparateur. Tous ces inconvénients sont écartés par le blindage suivant l'invention. Il est essentiel pour atteindre ce résultat que les chambres qui occasionnent les tourbillons opposés aux surfaces de choc soient blindées de telle sorte, par exemple, au moyen de parois cintrées, qu'il ne subsiste qu'un seul tourbillon constant et tournant toujours.
Dans l'exécution avec section circulaire comme représentée par exemple, dans la figure 5, il faut veiller à ce que les sections les plus étroites Q1, Q2, etc..... soient de même surface en avant de la zone actuelle de séparation. Par suite du trajet en zig-zag du courant, ces seotions les plus étroites sont cependant tantôt plus éloignées de l'axe central x-x (fig.5) et tantôt plus rapprochées de ce même axe.
C'est ainsi, par exemple, que la distance moyenne r1 de la section Q1 est plus grande que la distance moyenne !2 de la section la plus étroite Q2. Donc pour le cas où on désire l'égalité de surface des seotions les plus étroites qui se succèdent dans la direo- tion du courant, la largeur du oanal doit être modifiée en conséquence, c'est-à-dire que pour la petite distance r de l'axe central x-x, elle doit être choisie plus grande que pour
<Desc/Clms Page number 8>
la grande distance r de l'axe central x-x.
L'égalité de surface des sections les plus étroites est désirable, en particulier quand le problème consiste à éliminer les matières étrangères jusqu'à une grosseur de grain déterminée mais non extrêmement fine. Mais si cette séparation doit être poussée plus loin, c'est-à-dire que même les grains les plus fins doivent aussi être éliminés autant que possible, il oon- vient que les seotions les plus étroites qui se succèdent dans la direction du oourant deviennent plus petites, afin que la vitesse déterminante pour la séparation augmente d'étage en étage dans la section plus étroite et, que, par suite, la séparation soit toujours dirigée davantage sur les molécules plus fines. On peut aussi arriver par ce moyen à un classement des matières. C'est le cas, par exemple, pour le mode d'exécution suivant la figure 5.
Ioi la deuxième section Q2 est plus petite que la première Q1.
Pour permettre l'arrivée du courant au séparateur autant que possible sans perte tout en tenant compte de la friction, les deux fermetures g aux extrémités du cylindre e sont for- mées comme surfaces de guidage afin que le courant soit con- duit sur ces surfaces autant que possible sans choc ou sans tourbillonnement. Le cylindre e peut aussi être utilisé pour la conduite. C'est ainsi, par exemple, qu'il est possible de faire passer le courant de gaz à travers le cylindre quand, pour des raisons quelconques, la séparation doit être inter- rompue. Dans ce cas, le corps creux servirait comme conduite tout autour et les organes de fermeture g seraient disposés d'une manière mobile ou amovible.
Les admissions ou les déchar- ges pour les chambres de séparation sont alors naturellement pourvues de fermetures: 0' est ainsi par exemple, qu'une ferme- ture pourrait être disposée au point i qui, dans le mode d'exécution suivant la figure 5, peut être formée comme bague
<Desc/Clms Page number 9>
à glissement.
La construction de l'appareil de séparation suivant les figures 3 à 5 présente encore cet autre avantage de pouvoir être utilisée directement comme couronnement de cheminée, comme pièce intermédiaire de cheminée, ou intercalée dans toute tuyauterie ascendante, par exemple, dans les tuyauteries des gaz perdus.
Dans les séparateurs qui travaillent avec des vitesses plus ou moins grandes de courant, il se produit des phénomènes de courant par lesquels l'opération de l'écoulement ainsi que l'arrivée et la décharge du liquide d'arrosage ou de séparation sont sujettes à de tels troubles que le fonotionnement de l'installation est rendu défectueux ou,suivant les circonstance complètement arrêté. Le liquide et avec lui les matières déjà séparées sont de nouveau reçus par le courant de gaz et déchar- gés dans le oanal de séparation ainsi que dans le conduit de raccordement de sorte que l'effet de la séparation est de nou- veau partiellement ou complètement supprimé.
Cela doit être attribué principalement au fait que dans les grandes vitesses du courant de gaz il se produit des courants tourbillonnants dans la direction contraire à l'écoulement du liquide et par lesquels celui-ci est vaporisé, en particulier aux points d'arrivée et de décharge du liquide et même aux surfaces de séparation .
Cet inconvénient est écarté suivant l'invention en ce que l'opération de l'écoulement du liquide d'arrosage ou de sépara. tion est soustraite à l'influence des courants contraires ou tourbillonnants ou que la formation de ces mêmes courants est empêohée .
Ces courants contraires ou tourbillonnants se produisent en différents points ainsi qu'il sera expliqué en se référant aux figures 6 à 8 .
<Desc/Clms Page number 10>
Dans l'exemple suivant ces figures, il s'agit d'en sépara- teur qui se compose essentiellement d'un canal 1 dans lequel se projette obliquement la surface de séparation arrosée. Les gaz, vapeurs on buées à épurer traversent ce canal dans la direction de la flèche 7 avec une telle vitesse que les matières à séparer sont projetées, pendant la déviation du courant, sur la surface de séparation 2 où elles restent fixées .
. Un réservoir 9 qui reçoit le liquide d'arrosage est instal- lé sur la couverture 8 du. oanal 1, par conséquent en dehors du canal, dans le but de maintenir libre le passage du. courant.
Il est cependant essentiel que malgré cette disposition du réservoir à l'extérieur du oanal, aucun courant troublant ne survienne dans le dit réservoir 9 non plus que dans la oommuni- cation entre le réservoir et le canal 1. C'est la raison pour laquelle à côté de la surface de séparation est disposée une surface parallèle 10 à une distance qui correspond à l'épais- seur de la couche du liquide.
Cette surface se projette également, de même que l'extré- mité supérieure de la surface de séparation, dans le réservoir 9. L'extrémité inférieure de la surface parallèle 10 est chan- freinée vers la surface de séparation, et l'extrémité supérieu- re de la surface de séparation est également de préférence ohanfreinée vers la surface parallèle pour empêcher le liquide de se détacher des surfaces et aussi pour éviter que des corps étrangers ne se déposent sur le bord supérieur de la surface de séparation et gênent l'écoulement. La pénétration de la surface de séparation dans le réservoir 9 a en même temps pour but de former une chambre de dépôt dans laquelle peuvent se réunir les corps étrangers entraînés par le liquide d'arrosage.
Pour maintenir sur toute la longueur de la fente d'arrivée une largeur rigoureusement exacte, ce qui est d'une grande importance pour l'uniformité de l'arrosage, des pièces d'éoar-
<Desc/Clms Page number 11>
tement 11 sont disposées entre la surface de séparation surface parallèle 10. Ces pièces peuvent être formées sur surface de séparation ou sur la surface parallèle comme n res se prolongeant dans la direction de l'écoulement du 1 d'arrosage. par une distribution uniforme de ces organes tement sur toute la largeur de la surface de séparation. : distribution est encore favorisée. La surface de séparât: ou la surface parallèle peut être posée directement sur le pièces d'éoartement .
Si dans la disposition des organes d'écartement le bo supérieur de la surface de séparation est ohanfreiné, des difficultés surviennent quand le bord inférieur de la surf) parallèle recouvre simplement les extrémités des nervures d'éoartement qui s'avancent librement au-dessus de la surf: de séparation. En effet, le liquide d'arrosage a alors tend à s'écarter du bord inférieur de la surface parallèle 10 ( spécialement si ce bord est également ohanfreiné ) et à s'égoutter.
Pour éviter cet inconvénient, le recouvrement d@ surfaces de séparation et de la surface parallèle est calcul de telle sorte que l'extension du recouvrement soit plus gra que la projection ou les projections de la largeur du ohanfx
En vue de l'arrivée uniforme du liquide d'arrosage il e également important que le bord supérieur de la surface de séparation soit exactement horizontal, parce que même les pl légers écarts de l'horizontale ont une influence défavorable sur l'arrosage. En vue du réglage exact dans la position hori zontale on peut prévoir, par exemple, des vis de pression 12 sui s'engagent sur le bord inférieur ou d'autres moyens analo gués .
Les gaz, vapeurs, eto.... qui circulent le long de la surface de séparation ont tendance à entraîner le liquide qui ruisselle dans le bas de la surface @@@
<Desc/Clms Page number 12>
tiens qui ont été mentionnées précédemment opèrent dans le sens opposé, cependant elles sont inefficaces pour une étroite bande du bord de 'la surface de séparation à l'angle sur lequel passe le courant de gaz. La déviation du courant qui s'opère sur ce bord produit une division du courant et par suite la formation de forts tourbillons et de jets. Pour cette raison, suivant l'invention, la bande 2'qui se trouve au bord de déviation du courant de gaz reste sans être arrosée et de préférence, con- trairement à l'autre partie de la surface de séparation, n'est pas profilée .
Les mêmes difficultés que dans l'arrivée du liquide d'arro- sage provenant d'une chambre auxiliaire se reproduisent pendant la décharge du liquide hors du canal de séparation 1. En ce point également suivant l'invention, le liquide d'arrosage est déchargé dans une chambre 13 séparée du oanal de séparation, qui est inclinée sur un côté et dans laquelle les surfaces de séparation qui sont disposées verticalement se projettent par leur extrémité inférieure 2", de sorte que le liquide qui cir- cule encore le long de la surface de séparation pénètre tout d'abord dans cette chambre avant d'abandonner la surface de séparation.
Le fond 14 du canal est perforé et, pour la forma- tion d'une fente 15 pour le passage du liquide d'arrosage dans la chambre 13, est suffisamment proche de la surface de sépara- tion, de sorte que celle-ci limite un côté de la fente 15. Le qui bord 14a de la fente 15/est formé par le fond 14 est chanfreiné vers la surface de séparation, arrondi on cintré pour assurer un passage exempt de troubles du liquide .
Les tourbillons et les courants de sens contraire sont évités dans la chambre 13, suivant l'invention, en ce que cette chambre débouche dans un récipient spécial de décharge 16 rac- cordé à la chambre 13. On obtient ainsi une décharge facile et exempte de troubles surtout quand il règne dans le récipient de
<Desc/Clms Page number 13>
décharge une pression inférieure à celle du canal de sépara- en avant de la surface deséparation .
Le liquide d'arrosage peut s'écouler en dessous par une décharge 17 tandis que le gaz remonte dans une deuxième déch ge 18. Dans l'exemple représenté, cette deuxième décharge de bouche de nouveau dans le canal 1 et, en fait, en un point o existe une pression inférieure .
Qui que soit le genre du dispositif de séparation en question, il/convient de profiler les surfaces de séparation d'une manière appropriée, par exemple, de les pourvoir de prc jeotions, nervures, évidements, cannelures, perforations, etc Cela est tout particulièrement recommandé dans les cas dans lesquels les matières à séparer possèdent des propriétés humi des permettant de travailler le cas éohéant sans liquide d'ar: sage.
Dans ce cas, en particulier, il est avantageux surtout pour les grandes vitesses de courant de former les chambres creuses obtenues par le profilage suffisamment étroites, par exemple, pour qu'en dehors de l'effet de surface produit par 1 profil, il se présente encore une action capillaire par laquel le une couche plus forte d'humidité peut être amenée à adhérer sur la surface profilée à un tel point qu'elle résiste aux forces d'entraînement du oourant .
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of a PATENT OF INVENTION application Mrs. Marta ZANDER née KLOAS "Process and device for the separation or recovery of materials contained in gases, vapors or mists".
The present invention relates to a process for the separation or recovery of materials which are found in fine divisions in the state of solid or fluid aggregate in gaseous, vaporous or misty media, as well as to devices: application of this process.
Up to now, attempts have been made to separate these materials by passing the bodies which hold them in suspension in a channel provided with projecting surfaces of direction and by reversing the current, the materials contained in these bodies thus having to be eliminated by virtue of their kinetic force. The known procedures of this kind have, however, manifested themselves as an account '
<Desc / Clms Page number 2>
however insufficient in that, during the reversal of the current, they do not exploit the kinetic energy to the extent necessary for the separation.
An irreproachable separation or elimination is ensured, according to the invention, by the kinetic energy in that from the beginning of the overturning and, consequently, in the whole range of separation of the surface concerned and taking into account the contraction , the speed of the gas stream is reduced or in any case not increased. As a result, from the overturning of the body, the matters carried by the gas current are maintained in their path and, in any case, are not deflected in an increasing proportion. The risk of these materials being entrained by the gas circulation is thus reduced.
A separation device then corresponds to this principle if the surfaces which follow one another on top of the other in the direction of the gas flow (impact surfaces) are arranged so that the sections measured between the free edge of the surface of shock, on the one hand, and the wall of the canal or up to the free edge of the immediately following impact surface, on the other hand, are constantly increasing. This increase in sections has the consequence that the speed of the current decreases in proportion or remains equal.
The accompanying drawings show exemplary embodiments of devices suitable for operating the method according to the invention.
In the embodiment according to FIG. 1, the device consists essentially of an oanal 1 with impact surfaces 2 which project alternately and obliquely into the channel of its opposite walls, so that the circulation follows a zig-zag path. The current enters the channel at 3 and is accelerated until section 4a, from
<Desc / Clms Page number 3>
from this point the current is diverted by the second surface
2b, and at the same time, owing to the special arrangement of the impact surfaces and the consequent increase in the current region along the surface 2b, the speed of the circulation is no longer increased.
As the mass of the matter contained in the current is greater than that of the circulating gas, the kinetic energy of the solid or liquid molecules which becomes active as a result of the deviation of the path is greater than that to which the other molecules are subjected. current. As a result, the materials to be removed no longer follow the current but are discharged from it as shown in Figure 1 and arrive on the impact surface 2b. From there they can be conducted outside the channel in a suitable manner, if necessary by spraying the shock surfaces.
From the first point of separation the current is again accelerated until it reaches section 4b beyond which is reproduced on the inclined plane according to the operation and so of Q # 3 & .e which is repeated again on plan 2 of the operation and so on. This operation can be repeated as often as necessary to achieve the desired degree of elimination.
By arranging the guide or impact surfaces at an angle of about 45 relative to the walls of the channel, an arrangement to which preference should generally be given for construction reasons, the principle of the invention is safeguarded. if the planes of the successive surfaces one above the other intersect the walls of the channel at the same point, so that the prolongation of a partition surface arrives on the opposite wall of the channel at the same point where the surface is placed immediately following separation.
To obtain a very high degree of separation and therefore also to arrive at the classification of the different materials
<Desc / Clms Page number 4>
or materials of different sizes, it is recommended, both when working with and without coolant, to run the narrowest sections 480 '4b, 4c, etc ......
which follow one above the other in the direction of the current exactly as shown in the figure
2, so that the speed with which the separation takes place at the beginning of the deflection, that is to say at the currently narrowest section, is always added in the following separations and that by therefore the kinetic energy which causes the separation becomes ever greater so that it is also sufficient to reject the smallest and specifically the lightest molecules and, consequently, molecules of less mass. The construction according to Fig. 2 is also in this case particularly advantageous when the different materials or the same materials are to be classified according to their size.
On the first stage of the separation, the heaviest or largest molecules are eliminated, on the next stage those which come immediately below as weight or as volume, then on the other stage, those which are even more lighter or smaller, etc ..... and on the top floor, the lighter or smaller molecules.
If one has to remove materials which are in the state of liquid aggregate or if one has to work with a coolant, the maintenance of principle according to the invention presents difficulties in the cases in which the bulkiness plays a large role, in which consequently it is not possible to carry out the separation in channels directed horizontally, because one does not have the necessary surface for this purpose . In this case one must choose for the main current a vertical or oblique direction.
Now to be able to hold in a non-horizontal direction
<Desc / Clms Page number 5>
. of the main current, on the one hand, the appropriate angles which form for the separation according to the principle of the invention but, on the other hand, so as not to influence unfavorably, in such a direction of the main current, the effect of paration which depends to a large extent on the sprinkling, the sprinkled separation surfaces are arranged in such a way according to the invention, that the liquid cannot drip from these surfaces and reach the gas stream, o est-à - say that they are placed so as to form with the horizontal:
tale an angle of 90 to 270, Avoiding dripping, the effe of the separation is kept effective, as it depends on the watering, and furthermore prevents the gas stream from receiving moisture as a result of the dripping. In such an arrangement of the separating surfaces relatively to the horizontal, in order to maintain the appropriate angle of inclination of these same surfaces with respect to the direction of the current, the hollow chamber of the channel crossed by the latter is placed under a angle corresponding to the direction of the main current. Thus, for example, the gas flow follows a path in the form of a zig-zag or a serpentine.
Figures 3 to 5 show embodiments of the latter type.
In FIG. 5 are shown the extreme positions of the separation surfaces which are involved in the device according to the invention. In position I the partition surface has an inclination of about 90 relative to the horizontal, and in position II an inclination of about 2700 with respect to the horizontal. A greater inclination of the separation surfaces beyond positions I and II in the direction of the arrows u or v would lead to the dripping of the liquida, unless specially sticky liquids or liquids with a particularly viscosity are used.
<Desc / Clms Page number 6>
high. Consequently, one cannot indicate an exact measurement of the angles.
The extreme limits may deviate slightly from each other depending on the liquid used in each particular case. This is why it is also advisable not to stick strictly to 90 or 270.
The currents to be treated enter the canal through the lower part of the latter and then circulate in the direction from the bottom to the top. As a result of the narrowing of the section in the lower part, there is an acceleration of the current. The gas therefore circulates with an increased speed up to the section Q1 or so. From this point the current is deflected while the molecules to be eliminated, due to the inertia of their mass, tend to continue to fly in a straight line up to the separation surface k which is sprayed from above by conduit a and thereby derives the separated molecules in channel b. The separation is then renewed behind section% in the same way as behind section Q1.
In the embodiment according to FIG. 4, as well as in the other embodiment according to FIG. 5 which will be described later, the wall of the channel 5 which is in front of the separation surface is bent ( figure 1). This construction is of fundamental importance (that is to say essential) as well for the particular embodiment according to figures 4 and 5 as for all the others and, consequently , also for the horizontal oonformation of the circulation channel. By this wall are shielded the chambers 6 which are located opposite the separation surfaces k and disadvantageously influence the separation effect due to the current speed made necessary by the action of the masses for separation.
If these shielding walls did not exist, it would indeed form in the dead chamber, which is opposite
EMI6.1
of the surface of operation k several * current turbulent
<Desc / Clms Page number 7>
irregular, as seen in the upper part of Figure 1. But if these dead chambers 6 are shielded, for example, by the curved wall 5 the vortex is thus regulated and it is formed, as shown in Figure 1, a uniform turbulence around the central bridge m which is oomma de by the current Irregular vortices operate in such a way that the material to be separated which arrives there is not eliminated but returns for the most part in the current.
Such irregular vortices are furthermore a serious drawback in that they not only absorb a lot of energy but also because they disturb the flow of current and cause a greater drop in pressure in the separator. All these drawbacks are eliminated by the shielding according to the invention. It is essential to achieve this result that the chambers which cause the vortices opposite the impact surfaces are shielded in such a way, for example, by means of curved walls, that only one constant vortex remains and always rotating.
In the execution with a circular section as shown for example in figure 5, it must be ensured that the narrowest sections Q1, Q2, etc ..... have the same surface in front of the current separation zone . As a result of the zig-zag path of the current, these narrowest sections are however sometimes further from the central axis x-x (fig. 5) and sometimes closer to this same axis.
Thus, for example, the mean distance r1 of the section Q1 is greater than the mean distance! 2 of the narrowest section Q2. So for the case where we want the surface equality of the narrowest sections which follow one another in the direction of the current, the width of the oanal must be modified accordingly, that is to say that for the small distance r of the central axis xx, it must be chosen greater than for
<Desc / Clms Page number 8>
the large distance r from the central axis x-x.
The smoothness of the surface of the narrowest sections is desirable, particularly when the problem is to remove foreign matter to a certain but not extremely fine grain size. But if this separation is to be taken further, that is to say that even the finest grains must also be removed as much as possible, it follows that the narrowest segments which succeed each other in the direction of the current. become smaller, so that the determining speed for the separation increases step by step in the narrower section and, as a result, the separation is always directed more on the finer molecules. One can also arrive by this means at a classification of the subjects. This is the case, for example, for the embodiment according to Figure 5.
Ioi the second section Q2 is smaller than the first Q1.
To allow the flow of current to the separator as much as possible without loss while taking into account friction, the two closures g at the ends of the cylinder e are formed as guide surfaces so that the current is conducted on these surfaces. as much as possible without shock or swirling. Cylinder e can also be used for driving. Thus, for example, it is possible to pass the gas stream through the cylinder when, for whatever reasons, the separation must be interrupted. In this case, the hollow body would serve as a pipe all around and the closure members g would be arranged in a movable or removable manner.
The inlets or discharges for the separation chambers are then naturally provided with closures: 0 'is thus for example, that a closure could be arranged at point i which, in the embodiment according to FIG. , can be formed as a ring
<Desc / Clms Page number 9>
sliding.
The construction of the separation device according to Figures 3 to 5 has yet another advantage of being able to be used directly as a chimney cap, as an intermediate chimney piece, or inserted in any ascending pipe, for example, in gas pipes. lost.
In the separators which work with more or less large current speeds, there are current phenomena by which the operation of the flow as well as the arrival and the discharge of the sprinkling or separation liquid are subject to such disturbances that the operation of the installation is rendered defective or, depending on the circumstances, completely stopped. The liquid and with it the already separated materials are again received by the gas stream and discharged into the separation channel as well as into the connection duct so that the effect of the separation is again partially or completely deleted.
This must be attributed mainly to the fact that in the high velocities of the gas stream there are swirling currents in the direction opposite to the flow of the liquid and through which the latter is vaporized, especially at the points of arrival and departure. liquid discharge and even at the separation surfaces.
This drawback is avoided according to the invention in that the operation of the flow of the sprinkling liquid or separa. tion is withdrawn from the influence of contrary or swirling currents or the formation of these same currents is prevented.
These contrary or swirling currents occur at different points as will be explained with reference to Figures 6 to 8.
<Desc / Clms Page number 10>
In the example following these figures, it is a separator which essentially consists of a channel 1 into which the sprayed separation surface projects obliquely. The gases, vapors or vapors to be purified pass through this channel in the direction of arrow 7 with such a speed that the materials to be separated are projected, during the deflection of the stream, onto the separation surface 2 where they remain fixed.
. A reservoir 9 which receives the coolant is installed on the cover 8 of the. oanal 1, therefore outside the channel, in order to keep the passage of the. current.
It is however essential that, despite this arrangement of the reservoir outside the channel, no disturbing current occurs in said reservoir 9 nor in the communication between the reservoir and the channel 1. This is the reason why next to the separation surface there is a parallel surface 10 at a distance which corresponds to the thickness of the liquid layer.
This surface also projects, as does the upper end of the separation surface, into the reservoir 9. The lower end of the parallel surface 10 is chamfered towards the separation surface, and the upper end. - re of the separation surface is also preferably chamfered towards the parallel surface to prevent liquid from detaching from the surfaces and also to prevent foreign bodies from settling on the upper edge of the separation surface and impeding the flow . The penetration of the separation surface into the reservoir 9 has at the same time the aim of forming a deposition chamber in which can meet the foreign bodies entrained by the coolant.
In order to maintain a strictly exact width along the entire length of the inlet slit, which is of great importance for the uniformity of the sprinkling, the pieces of eoar-
<Desc / Clms Page number 11>
ment 11 are disposed between the parallel surface separation surface 10. These parts may be formed on the separation surface or on the parallel surface as n res extending in the direction of flow of the sprinkler 1. by a uniform distribution of these members over the entire width of the separation surface. : distribution is still favored. The parting surface: or the parallel surface can be placed directly on the spacer pieces.
If in the arrangement of the spacers the upper bo of the parting surface is chamfered, difficulties arise when the lower edge of the parallel surfboard simply covers the ends of the spacer ribs which freely protrude above it. the surf: separation. In fact, the coolant then tends to move away from the lower edge of the parallel surface 10 (especially if this edge is also ohanfered) and to drip.
To avoid this drawback, the overlap of separation surfaces and the parallel surface is calculated so that the extension of the overlap is greater than the projection or projections of the width of the ohanfx.
For the uniform arrival of the coolant it is also important that the upper edge of the separation surface is exactly horizontal, because even small deviations from the horizontal have an unfavorable influence on the coolant. With a view to the exact adjustment in the horizontal position, it is possible, for example, to provide pressure screws 12 to engage on the lower edge or other similar means.
The gases, vapors, eto .... which circulate along the separation surface tend to entrain the liquid which trickles down to the bottom of the surface @@@
<Desc / Clms Page number 12>
Those which have been mentioned above operate in the opposite direction, however they are ineffective for a narrow strip from the edge of the partition surface to the angle through which the gas stream passes. The deflection of the current which takes place on this edge produces a division of the current and consequently the formation of strong vortices and jets. For this reason, according to the invention, the strip 2 'which is at the deflection edge of the gas stream remains without being sprayed on and preferably, unlike the other part of the separation surface, is not. profiled.
The same difficulties as in the arrival of the coolant coming from an auxiliary chamber are reproduced during the discharge of the liquid out of the separation channel 1. At this point also according to the invention, the coolant is discharged into a chamber 13 separate from the separation channel, which is inclined on one side and in which the separation surfaces which are arranged vertically project through their lower end 2 ", so that the liquid which still circulates along it the separation surface first enters this chamber before leaving the separation surface.
The bottom 14 of the channel is perforated and, in order to form a slit 15 for the passage of the coolant in the chamber 13, is sufficiently close to the separation surface, so that the latter limits one side of the slot 15. The edge 14a of the slot 15 / is formed by the bottom 14 is chamfered towards the partition surface, rounded or bent to ensure a turbid passage of the liquid.
Vortices and counter-directional currents are avoided in chamber 13, according to the invention, in that this chamber opens into a special discharge vessel 16 connected to chamber 13. In this way, an easy and fluid-free discharge is obtained. troubles especially when it reigns in the container of
<Desc / Clms Page number 13>
releases a lower pressure than that of the separation channel in front of the separation surface.
The coolant can flow below through a discharge 17 while the gas rises in a second discharge 18. In the example shown, this second mouth discharge back into channel 1 and, in fact, in a point where there is a lower pressure.
Regardless of the kind of the separation device in question, the separation surfaces should be profiled in an appropriate way, for example, by providing them with precions, ribs, recesses, grooves, perforations, etc. This is particularly important. recommended in cases in which the materials to be separated have humi des properties allowing to work the eohéant case without ar: sage liquid.
In this case, in particular, it is advantageous above all for high current speeds to form the hollow chambers obtained by profiling sufficiently narrow, for example, so that apart from the surface effect produced by 1 profile, it is Still exhibits a capillary action whereby a stronger layer of moisture can be made to adhere to the contoured surface to such an extent that it resists the driving forces of the current.