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MEMOIRE DESCRIPTIF- déposé à l'appui d'une DEMANDE DE BREVET D'INVENTION Société Anonyma TECALEMIT Compresseur-épurateur de gaz.
Demande de brevet déposée en France le 26 avril 1944.
La présente invention a pour objet un appareil destiné à comprimer des gaz. et à opérer simultanément la séparation des impuretés solides se trouvant en suspension dans ces gaz.
Elle est particulièrement applicable à 1'épuration de l'air destiné à- l'alimentation desmoteurs à combustion interne, mais peut recevoir de nombreuses autres applications dans le domaine de la technique.
L'appareil suivant l'invention comporte :un compresseur hélicoïde en combinaison avec une chambre cylindrique d'axa parallékls à celui de l'hélicoïde at dans laquelle se séparent les poussières, sous Inaction de la force centrifuge ; des moyens de captation disposés à la sortie de la chambra circulaire, de manière à entraîner à l'extérieur les poussières séparées par la òr-ne centrifuge ;et, des moyens de redressement établis pour modifier la vitesse absolue de l'air et la remener parallèlement. à. l'axe du. canal de sortie.
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Selon une forme de réalisation, qui pour le moment semble préférable, le captation des poussières est obtenue par la disposition, à l'intérieur de la chambre cylindrique de depoussiérage et vers l'extrémité de celle-ci, d'une cloison concentrique ménageant, entre elle et la paroi de la chambre, un espace annulaire au travers duquel les poussières sont entraînées par la fraction de l'air refoulé qui s'échappe par cet espace annulaire.
La chambre cylindrique de depoussiérage est raccordée à sa sortie à un canal à faces parallèles en forme de spirale logarithmique dont le plan est perpendiculaire à l'axa de la chambre ; ladite spirale étant tracée de telle manière que la vitesse de l'air y soit tangente ou sensiblement tangente à sa paroi externe.
L'orifice annulaire de captation débouche dans un canal en forme de spirale, analogue à la spirale précédente et disposé, à l'intérieur de celle-ci, mais tracé avec. un axe polaire décalé d'un angle convenable.
Les deux spirales sont prolongées par un canal tangent a leur tracé, le canal de sortie du gaz épuré et le canal de sortie des poussières étant decalées, l'un par rapport à l'autre, d'un angle convenable.
De préférence, la chambre de séparation des poussières est divisée en un certaih nombre de chambres concentriques par des cloisons cylindriques, chacune de ces chambres étant munie d'un dispositif de captation de poussières annulaire, semblable à celui décrit ci-dessus, et prolongé par un canal en forme de spirale et une sortie de poussières tangente à ladite spirale.
Les différentes spirales de captation de poussières ainsi constituees sont enfermées à l'intérieur du canal spiralolde de gaz épuré et le canal de sortie de chacune de ces spirales de cap- tetion de poussières traverse la paroi externe du canal de gaz épuré pour déboucher à l'extérieur.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ui va suivre en référence au dessin annexé qui montre à titre d'exemple une forme de réalisation de 1'
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invention.
Au dessin :
La fig.l est une vue en coupe axiale du compresseur-épurateur suivant l'invention.
La figure 2 est une vue da côté correspondante à la fig.l, à échelle légèrement réduite.
La figure 3 est une vue en perspective.
Sur un arbre 1 monté sur coussinets de roulement 2 et 3 et entraîné à grande vitesse par exemple au moyen d'une courroie de' transmission passant dans la gorge d'une poulie 4 calée en bout d'arbre est monté l'organe mécanique choisi pour engendrer directement le mouvement tourbillonaire nécessaire à l'obtention de la séparation des poussières et donner au gaz à épurer la pression désirée.
Ce moyen mécanique est,, suivant l'exemple choisi, un compresseur hélicoïde 5 qui est claveté sur l'arbre 1. Les aubages de ce compresseur sont tracés de telle manière que la vitesse absolue de sortie ait une faible composante méridienne et une très grande composante tangentielle.
Une enceinte annulaire fixe formée entre deux parois 6 et 7 est située à la sortie de la turbine et est supportée par la palier 8 dans lequel est prévu. le logement de. la bagua, extérieure du coussinet à roulement 3. la gaz traversant cette enceinte dans le sens de la flèche F, avec une grande vitesse tangentielle, est soumis à l'action d'une forca centrifuge interne qui tend à amener les poussières en suspension vers la paroi extérieure de l'enceinte.
Les poussière-s ainsi séparées sont entraînées par le courant de gaz vers l'extrémité opposée à l'hélicoïde, et au voisinage de la paroi 7. Une cloison de captation annulaire 9 est disposée en cet endroit à une faible distance de la paroi 7, formant avec elle un espace annulaire 10. La largeur radiale de cet espace est déterminée de telle façon que tolites les poussières d'un diamètre supérieur au plus petit diamètre que l'on se propose de séparer se trouvent entraînées dans ledit espace.
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Lorsqu'une poussière du plus petit diamètre à éliminer entre dans l'espace annulaire au voisinage de la paroi interne 6, elle est d'une part entraînée par la vitesse méridienne du gaz et chassée vers la paroi 7, par l'action centrifuge. Elle parcourt ainsi une trajectoire qui ne l'amène au contact de ladite paroi 7 qu'après un parcours méridien d'autant plus long que la poussière est plus fine et moins dense. L'appareil ainsi realise devra donc avoir une grande longueur si l'on veut qu'il sépare des particules fines et légères.
Pour obvier à cet inconvénient, l'enceinte annulaire ménagée entre les cloisons 6 et 7 est divisée en quatre chambres concentri- ques 11, 12, 13,14, chacune d'elles étant munie 3' un orifice annulaire de captation de poussières 15, 16, 17 analogue à 1' orifice 10 ci-dessus décrit. Ainsi, le parcours radial qu'ont à effectuer les poussières pour arriver dans l'orifice de captation n'est plus que le quart de la distance des cloisons 6 et 7, et la longueur de l'appareil, pour obtenir la même efficacité, sera très 'réduite.
Les parois cylindriques 6 et 7 sont prolongées du côté de la sortie des gaz par des parois planes 18 et 19 perpendiculaires à l'axe des cylindres, auxquels elles sont raccordées par des portions de surf aces toriques.
Ces deux parois 18 et 19 formant Les deux cloisons latérales d'un canal 20 (fig.2) limité extérieurement par une paroi tracée en forme de spirale logarithmique ayant pour pôle l'axe de l'appareil.
Le gaz cheminant dans les chambres 11, 12, 13, 14, est, à sa sortie, animé d'une vitesse ayant, par construction, une composante tangentielle élevée et une composante méridienne relativement beaucoup plus faible. A son entrée, dans le canal 20, la composante radiale reste inchangée, tandis que la composante méridienne est déviée par suite de la forme torique de la paroi, et transformee en une composante radiale. Les daux composantes radiale et tangentielle sont dans un même plan, perpendiculaire à l'axe de l'appareil ; la vitesse résultante est donc elle-même perpendiculaire à cet axe.
L'écoulement devient un tourbillon plan équipotentiel et l'on sait que les lignes de courant d'un tel tourbillon affactent la forme d'un
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spirale logarithmique.
Chacune des parois cylindriques limitant, les chambres 11, 12, 13, 14 est-, de la même façon, raccordée à une paroi plane 21, 22, 23 et il en est de même des cloisons annulaires limitant les orifices de captation. Des chambres de rassemblement des poussières 24,25,26,27 sont ainsi ménagées. ces chambres sont limitées par une cloison extérieure en forme de spirale logarithmique de même pôle que la spirale 28, mais dont l'axe polaire est décalé d'un angle convenable, par exemple de 90 , par rapport à la spirale 28.
Chacune de ces chambres se termine ainsi par une tubulure droite qui, traversant la paroi 28,débouche extérieurement par des canaux.29, lesquels sont disposés à 90 du canal 30 qui tarmine la spirale 28.
Le fonctionnement de l'appareil déjà compréhensible à l'aida de la description qui précède est, en résumé., le suivant :
Le gaz à épurer pénètre dans le compresseur hélicoïde 5 qui, tournant à grande vitesse, le refoule, dans les chambres annulaires concentriques 11-12-13-14 en un mouvement tourbillonnaire.
- sous l'action de la force centrifuge engendrée par ce mouvement tourbillonaire, les poussières sont, pendant leur translation axiale d'amont en aval à l'intérieur desdites chambres 11-12-13-14, projetées contre les surfaces limitant, à l'extérieur, lesdites chambres.
- La distance comprise entre l'entrée de l'enceinte annulaire formée entre les parois 6 et 7, c'est-à-dire entre l'ambrée de chacune des chambres annulaires 11-12-13-14 et les orifices annulaires de captation des poussières la-15-16-17 est déterminée pour que, lorsque le courant de gaz se trouve divisé, à l'entrée desdits orifices la-15-16-.17 pour pénétrer dans les chambres conjuguées réservées respectivement aux poussières et au gaz épuré, la totalité des poussières que l'on désire séparer soit appliquée contre les surfaces limitant à l'extérieur les chambres concentriques 11-12- 13-14 respectivement, pour être canalisée de manière certaine dans les chambres d'éjection 24-25-26-27.
-. La partie du courant de gaz complètement épuré continue son chemin, à la sortie de la spirale 28, en suivant le canal 30 (fig.2).
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Les poussières qui se rassemblent dans les canaux en spirale 24,25,26,27 sont éjectées à l'extérieur par les orifices 29, en même temps que la fraction de gaz sous pression prélevée par les orifices annulaires de captation 10,15,16,17.
La description ci-dessus n'est donnée qu'à titre d'exemple et pour permettre de mieux comprendre le principe de l'invention.
Il va de soi que de nombreuses variantes de réalisation peuvent être établies. Par exemple le compresseur helicoïde pourrait être à plusieurs etages, ou être precéde d'aubades directeurs fixes.
Le nombre des chambres d'épuration pourrait être modifié, comptetenu de la vitesse de rotation au gaz, ainsi que de la nature et de la dimension des poussières à séparer. Les positions relatives des canaux de sortie de gaz épure et de poussières pourraient être modifiées selon les besoins sans que ces modifications sortant dd principe de l'invention.
REVENDICATIONS.
1. Appareil compresseur-epurateur de gaz, caractérisé en ce qu'il comporte : un compresseur hélicoïde en combinaison avec une chambre cylindrique d'axe parallèle à celui de l'hélico'ide et dans laquelle se séparent les poussières, sous l'action de la force centrifuge ; ;-des moyens de captation disposés à la sortie de la chambre circulaire, de manière a antrainer à l'extérieur les poussières séparées par la force centrifuge ; et, des moyens de redressemant etablis pour modifier la vitesse absolue de l'air et la ramener parallèlement à l'axe du canal de sortie.