<Desc/Clms Page number 1>
Dispositif de protection pour sortie de conduites.
La présente invention est relative à un dispositif de protection placé à la sortie de conduites d'air, de gaz ou de vapeur d'eau et elle est caractérisée par une paroi protectrice disposée à une certaine distance del'ouverture- de sortie, transversalement au courant du fluide qui sort, paroi comportant, pour ramener dans sa direction primitive le courant dévié par elle, au moins sur une partie de son pourtour, une surface déviante qui est disposée sur le côté concave du courant redressé.
<Desc/Clms Page number 2>
On a représenté schématiquement plusieurs exemples de réalisation de 1'invention sur le dessin annexé dans lequel :
La figure 1 représente un dispositif de protection avec écoulement sur tout son pourtour .
La 'Ligure 2 représente un dispositif de protection, avec parois latérales et déport du courant en deux points en regard de son pourtour.
La figure 3 est une vue en plan du dispositif de la figure 1.
La figure * représente une forme de réalisation polygonale du dispositif de protection de la figure 1.
La figure 5 est une vue en plan du dispositif de la figure 2.
La figure 6 représente un dispositif de protection selon la figure 2, monté de façon à pouvoir tourner.
La 'Ligurereprésente, en coupe, un dispositif de protection et montre la forme de l'écoulement le long de celui-ci.
Les figures 8 à 11 sont des coupes longitudinales de différentes variantes.
Les figures 12 à 14 représentent une paroi protec- trice commune à trois sorties disposées près les unes des autres.
Les figures 15 à 17 représentent trois sorties de forme de tuyères au contact les unes des autres.
Les figures 18 à 20 représentent une paroi protec- trice disposée d'un côté.
La conduite 1 de la figure 1 peut être aussi bien une cheminé pour gaz brûlés, un tuyau d'échappement d'un mo- teur à combustion interne, qu'une conduite de sortie pour de l'air ou des gaz En particulier, elle pourrait être la conduite de sortie d'un séparateur de poussière.
En général,
<Desc/Clms Page number 3>
ces conduites sont dirigées vers le haut et débouchent à l'air libre, de sorte que la pluie peut mouiller la paroi intérieure de la conduite s'il n'y a pas un dispositif de protection- Dans des cheminées et dans des conduites de sor- tie d'air ou de gaz contenant des poussières, ceci donne lieu à des difficultés du fait que, lorsque la paroi intérieure est mouillée, la poussière s'y dépose et, en se réunissant, réduit la section de sortie ou tombe dans la conduite lors- que ces rassemblements ont atteint une certaine valeur.
Le couvercle protecteur habituel plat ou un peu conique oblige l'air ou les gaz à s'écouler horizontalement et même, éventuellement, vers le bas, de sorte que, lorsqu'ils contiennent de la poussière et que la vitesse du milieu di- minue , la poussière se dépose autour de la conduite sur le toit, même lorsqu'il n'y a, dans l'air ou le gaz, qu'une fai- ble quantité de poussière par m3 d'air ou de gaz.
En conséquence, devant l'ouverture de sortie du tube 1, il est prévu, sur la figure 1, un dispositif protec- teur 3 situé en avant, à une certaine distance, et qui est fixé sur la conduite 1 au moyen de tiges 4. La paroi protec- trice 5, qui est disposée à une certaine distance de l'duver- ture de sortie . , transversalement à l'écoulement du fluide qui sort, uomporte, le long de son pourtour, une surface déviante 6, de façon à ramener dans son sens primitif l'é- coulement dévié par elle, cette surface déviante étant prévue sur le côté concave de l'écoulement redressé. La partie cour- be ou l'arrondi 6 de la surface déviante se raccorde à la paroi protectrice et se prolonge par' une autre partie 7 qui comporte des génératrices rectilignes se trouvant dans la direction de l'écoulement.
Alors que, dansée dispositif protecteur 3 de la figure 1, le fluide peut s'écouler sur tout le pourtour de
<Desc/Clms Page number 4>
l'ouverture , il est prévu, sur la figure 2, des parois la- térales disposées en regard l'une de l'autre, qui supportent le dispositif protecteur 3 sur le tuyau 1 et qui ferment, sur une partie du pourtour de la paroi protectrice 5. le passage entre la sortie ± de la conduite et la paroi protectrice b, de sorte que le fluide ne peut s'écouler que des deux côtés opposés l'un à l'autre. Les parois latérales 8 protègent, par suite, l'écoulement contre l'action du vent lorsque ce dernier arrive Derpendiculairement ou jusqu'à un certain angle sur les parois latérales.
Le pourtour du dispositif protecteur 3 des figures 1 et est rond, tandis que celui de la figure 4est polygonal.
Dans cette dernière forme, le dispositif protecteur 3 est plus facile à fabriquer au moyen, par exemple, de segments soudés les uns aux autres. 11 adoucit également l'action du vent sur l'écoulement du fluide. Le dispositif protecteur 3 de la figure 2 est représenté en plan sur la figure b par une conduite de section rectangulaire.
Même dans le cas où la conduite 1 est à section ronde, il peut être prévu des parois latérales 8 et 9 (figure 6) ; les parois latérales 8 et 9 sont montées à rotation avec la surface protectrice 5, au moyen de l'axe 10 monté dans des paliers 11 et 12, les parois latérales étant réunies à leurs extrémités inférieures par la bague 13 qui entoure le tuyau 1 de section transversale ronde.
Afin que, suivant la direction du vent, ce dispo- sitif protecteur tournant 3 se place correctement, il est pré- vu une surface 15 qui forme girouette et qui est fixée sur la paroi latérale au moyen de la monture 14 constituée par un fer plat, par exemple. En conséquence, le dispositif protec- teur 3 se place toujours de façon que la diràction du vent soit perpendiculaire aux parois latérales 8 et 9 et la paroi
<Desc/Clms Page number 5>
latérale qui se trouve du côté sous le vent pourrait éven- tuellement être supprimée. En tous cas, la paroi protectrice 5 devrait être munie alors, à la place de cette paroi laté- rale 9, d'une surface déviante 6-7.
Le fluide s'écoule dans le sens longitudinal de la conduite 1 (figure 7) jusqu'à l'ouverture de sortie 2 où, par suite de la surface protectrice placée ,en avant et qui est perpendiculaire à ]!écoulement, il est dévié d'abord ho- rizontalement en s'étalant.uniformément de tous les côtés dans le cas d'un dispositif protecteur tel que celui repré- senté sur la figure 1. Si le fluide qui s'écoule est consti- tué par de l'air, du gaz ou de la vapeur d'eau et renferme des particules solides, ces dernières ne seraient plus por- tées par le fluide qui s'écoute , du fait de la réduction de vitesse, si la direction de l'écoulement restait horizon- tale, et elles tomberaient sur le toit.
En conséquence, pour que le courant dévié par la pa- roi protectrice 5 soit ramené dans la direction perpendiculai- re primitive qu'il avait dans la conduite 1, il est prévu, swr le pourtour de la surface protectrice 5, la surface dé- viante 6,7 qui est disposée du côté concave à l'écoulement redressé.
Contrairement à ce qui a lieu dans la déviation ha- bituelle d'un écoulement au moyen d'une surface directrice qui est disposée sur le côté convexe de l'écoulement dévié, le fluide dévié par la surface protectrice 5 est redressé le long de l'arrondi 6 en utilisant l'effet ci-dessous. Pour autant que le nombre de Reynold pour les conditions d'écou- lement dans la conduite 1 a une valeur minimum de 50.000 Re, le fluide sortant de la conduite 1 s'applique sur l'arrondi 6 par effet d'aspiration ou parce que, entre l'écoulement.. et. la surface déviante, il s'établit une pression moindre que la pression ambiante, sans qu'il soit nécessaire d'avoir une sur,
<Desc/Clms Page number 6>
face directrice sur le côté convexe de la nappe 16 qui sort.
Ceci, non seulement présente l'avantage que l'écoulement est alors redressé en direction verticale et que la poussière entraînée se met en tourbillon en montant dans l'air et est entraînée avec lui, mais encore que cette déviation est as- surée pour n'importe quelle quantité d'air sortante, en pré- voyant le nombre de Reynold ci-dessus cité, et, en particu- lier, la poussière entraînée est éloignée de la surface dé- viante par une force centrifuge, de sorte que cette surface ne se salit pas.
Avec un rayon de courbure de l'arrondi 6 suffisam- ment grand, en combinaison avec l'épaisseur de la nappe 16, il n'est pas nécessaire que l'arrondi 6 se prolonge par une partie 7 avec génératrice ratiligne dirigée dans le sens de l'écoulement. Avec un petit rayon de courbure, au contraire, la surface 1 sert à stabiliser l'écoulement redressé du fait que celui-ci peut être aspiré contre une surface déviante sur un parcours suffisamment long.
Pour obtenir cet effet, il est nécessaire qu'en ra- menant la nappe 16 de l'horizontale à la verticale, l'arron- di 6 présente un rayon de courbure r qui est au moins 0,1 fois le diamètre d de la conduite 1, vans les conduites à section?rectangulaires, le rayon de courbure r doit être 0,1 fois le plus petite dimension de l'ouverture de sortie 2.
Le diamètre du dispositif protecteur 3 épend essentielle- ment du plus petit angle d'incidence locale de la pluie et il doit s'élever au moins à 1,2 fois le diamètre d ou la plus petite dimension de l'ouverture de sortie 2.
Plus la distance du dispositif protecteur 3 à l'ou- verture de sortie 2 est grande, plus le diamètre a peut être petit. four l'écoulement parfait de l'air ou de gaz ou de vapeur, il est cependant nécessaire que cette distance ± soit au moins 0,15 fois le âiamètre d ou la plus petite dimension de l'ouverture de sortie 2. De façon à avoir un guidage sur,7
<Desc/Clms Page number 7>
de la nappe 16 d'air ou de gaz qui est ainsi, pour ainsi dire, aspirée, la hauteur totale b poit être au moins 0,2 fois le diamètre d ou la plus petite dimension de l'ouverture de sor- tie 2.
Si le dispositif protecteur 3 est en tôle, il peut être fermé par dessus au moyen d'un couvercle appliqué ou sou- dé. il peut cependant aussi être ouvert, auquel cas des ouver- tures 17 sont prévues pour l'écoulement de la pluie, dans la paroi protectrice, à l'extérieur de la section transversale de l'ouverture de sortie . Sur ces ouvertures de sortie 17 peuvent se raccorder des tuyaux d'écoulement 18 qui sont plus longs que l'épaisseur de la nappe 16 en ce point. On empêche ainsi qu'aux points d'écoulement l'eau de la pluie mouille trop la poussière entraînée par la nappe.
Le dispositif protecteur 3 peut encore être fait ou d'une plaque de béton de pierre, qui peut être pleine ou, dans le cas de grande dimension, en béton avec chambre creuse fermée de tous les côtés. La paroi protectrice 5 et les sur- faces déviantes 6 et.7 constituent alors le côté extérieur d'une plaque de ce genre.
Sur la figure 8, la surface protectrice 5 est de forme conique avec sommet dirigé vers le bas. Dans le cas où le dispositif 3 est ouvert, il peut être prévu , au sommet , in tuyau d'écoulement portant le dispositifprotecteur et fixé à l'intérieur de la conduite 1. En recourbant la paroi protectrice 5 vers le haut (figure 9), on facilite l'écoule- ment de la pluie vers les ouvertures de sortie 17. Sur la figure 10,les surfaces déviantes 6 et 7 sont inclinées vers l'extérieur, de façon à faciliter le mélange avec l'atmosphère par élargissement du voile dévié. Par contre, la surface dé- viante 20 de la figure 11 est inclinée vers l'intérieur de façon à obtenir une déviation poussée de la nappe 16 sous forme d'un rayon fermé, afin que, par exemple, l'air chargé
<Desc/Clms Page number 8>
de poussières, soit conduit aussi haut que possible.
L'angle d'inclinaison par rapport à la verticale (figures 10 et 11) vers l'extérieur ou vers l'intérieur, peut s'élever jusqu'à 45 .
La surface déviante 20 présente à la place d'un rayon de courbure constant, un rayon de courbure augmentant dans le sens de l'écoulement et elle arrive progressivement à la di- rection nécessaire pour l'écoulement dans l'espace.
La conduite 1 pourrait, à la place d'un tuyau métalli- que, être en pierre ou en argile. Elle pourrait encore être un canal ou une cheminée en maçonnerie ou en béton, auquel cas, pour déterminer la dimension du dispositif protecteur, ou pour déterminer le nombre de heynold Re, c'est le diamètre
EMI8.1
ou la largeur de passage de la canalisation ou de la cheminee/ .aG 2YaLCtn, o, est déterminant.4.u lieu de'fla section de passager le nombre Re peut se rapporter au diamètre hydraulique "* l" F' étant i.wrrn.:ew.a¯ o<3. ec cry,d.:.ê U la section libre et U la périphérieren contact avec l'écoue lamento
Le dispositif protécteur peut être fait en tôle, au- quel cas, comme cela est représenté, il est ouvert en haut ou bien il est fermé par un couvercle.
En outre, le disposi- tif protecteur peut être un corps en béton ou en argile qui est plein ou crcu.., et dont la surface extérieure sert de pa- roi protectrice et de surface déviante. Enfin, le dispositif protecteur peut aussi être une plaque de pierre dont la sur- face extérieure est travaillée de façon à constituer la paroi protectrice et la surface déviante. En prévoyant une paroi latérale, celle-ci peut être également tournante pour elle- même, dans le cas d'un dispositif protecteur de révolution et elle peut être orientée , suivant le vaut, au moyen d'une girouette, tandis que la paroi protectrice et la surface déviante 6, 7, sont fixes.
Une paroi latérale de ce genre fer- merait le passage entre la conduite 1 et le dispositif protec-
<Desc/Clms Page number 9>
teur , par exemple sur 1/4 du pourtour de la conduite 1, les tiges étant alors disposées, de préférence, à l'in- térieur de la conduite 1 et la paroi latérale 21 étant mon- tée au moyen d'une manchette 22 (figure 10) tournant autour de la conduite 1.
Alors que le couvercle protecteur mentionné au début d'un type connu, plat ou un peu conique, donne lieu à une résistance importante de sortie, la résistance à l'écou- lement du dispositif protecteur selon l'invention est très faible et ce dispositif présente, en outre, par rapport aux dispositifs protecteurs connus avec sortie verticale vers le haut, l'avantage que la pression, à la sortie de la con- duite 1, est transformée en vitesse dans la nappe 16, de sorte que la vitesse dans la nappe par rapport à celle dans le tuyau 1 est même encore un peu augmentée, tandis que, dans tous les autres dispositifs protecteurs, la vitesse d"écoulement déviée hors du dispositif est plus faible qu'à l'intérieur de la conduite.
Cette plus grande vitesse dans la nappe permet, dans beaucoup de cas, que l'air ou les gaz qui sortent puissent traverser les tourbillons de vent sur le toit, de sorte que l'on peut économiser de la hauteur pour la conduite 1. Alors que, déjà le dispositif protecteur selon l'invention assure, de ce fait, une économie, sa construction plus simple par rapport aux dispositifs pro- tecteurs à double cône età enveloppe aspirante, provoque une autre économie sensible de fabrication.
La connexion du tube 19 est représentée à plus grande échelle sur la figuré 8a . Il est relié à la paroi protectrice 5 par un croisillon 23, de façon telle que, non seulement l'eau de pluie s'écoule à l'intérieur du dispositif protecteur , en direction de la flèche 24, dans le tuyau 19, mais encore que la pluie adhérant à la surface déviante 6 et 7 arrive dans le tuyau 19 par la fente 26,
EMI9.1
en direction de la flèche %, lorsque l'écoulement cesse
<Desc/Clms Page number 10>
le long de la paroi protectrice 6. En recourbant la paroi pro- tectrice 5 en sens contraire, comme sur la figure 9, l'eau de pluie s'égoutte, lorsque l'écoulement de fluide casse, à l'extérieur du tuyau 1, en venant de l'arrondi 6.
La forme de réalisation d'une paroi protectrice dis- posée à une certaine distance de l'ouverture de sortie, trans- versalement au courant de fluide qui sort, est soumise à cer- taines dimensions minima telles que, pour nrotéger un tuyau de sortie rond, par exemple,lE paroi protectrice circulaire doit avoir au moins un diamètre égal à 1,2 fois celui de l'ouver- ture de sortie de la conduite.
Par exemple, dans les installations de turbines à gaz à circuitouvert ou semi-ouvert, c'est à dire dans des instal- lations dans lesquelles la totalité ou au moins une partie de la quantité d'air en jeu dans l'opération est aspirée par un compresseur de l'installation et où la totalité ou une partie de la quantité de gaz, apres avoir fourni de la puissance et, la plupart du temps, après avoir encore cédé de la chaleur, s'échappe à l'air libre, il s'agit de grandes quantités de gaz. Pour en disposer, il faut de préférence plusieurs grandes conduites, en particulier lorsqu'il y a plusieurs unités qui fonctionnent ensemble ou séparément.
Dans un cas de ce genre, il est très possible que les conduites servant à évacuer les grandes quantités de gaz doivent être disposées si près les unes des autres que la dis- tance séparant les parois protectrices de deux sorties voisines soit si faible que, du fait qu'elles sont trop près l'une de l'autre, l'écoulement 'en est troublé ou même qu'elles viendraient à se toucher ouà se recouvrir.
Sur les figures 12 à 14, il est prévu trois conduites 1 qui ne sont plus munies séparément chacune d'une paroi pro- tectrice , mais sont munies d'une paroi protectrice commune 30 qui recouvre les trois conduites et est maintenue à la distance voulue au-dessus des ouvertures de sortie des conduites 1,
<Desc/Clms Page number 11>
par des tiges 31. De ce fait, il est possible de placer les conduites 1 près les unes des autres et de faire cependant que le courant dévié, sortant des conduites 1 soit ramené dans la direction initiale et que l'intérieur des conduites 1 ne puisse pas être mouillé par la pluie.
De façon que la paroi protectrice puisse être aussi étroite que possible et que les extraites des ouvertures de sortie des conduites 1 soient les unes contre les autres, les conduites 1, ligures 16 à 17, sont munies de prolonge. mants 32 au moyen desquels la section circulaire des conduites devient des ouvertures de sortie étroites et allongées 33.
Ceci procure encore l'avantage que, même lorsqu'il n'y a qu' une de ces conduites en service, l'écoulement se fait sur- tout dans le sens des flèches indiquées sur la figure 17, de sorte que les masses de gaz contournent la paroi protectrice 30 par lé chemin le plus court et leur vitesse reste assez - grande pour que la paroi protectrice garde son effet consis- tant à ramener l'écoulement dévié par elle dans la direction primitive. On peut encore améliorer cela en disposant, le long de la paroi protectrice, des parois latérales 34, comme on le toit sur les figures 15 à 17, de sorte que chaque sor- tie 33 peut travailler de façon parfaite pour elle-même, même dans les conditions les plus défavorables.
Au lieu de faire la paroi protectrice de façon que le courant de vapeur ou de gaz la contourne de tous les côtés, on peut utiliser une forme de réalisation selon les figures 18 à 20. Les conduites 1 sont munies de prolongements 35 qui, comme les prolongements 32, transfonnent la section trans- versale de la conduite en une section étroite et allongée 33, et qui sont disposés d'un côté de la conduite 1. ils peuvent cependant aussi se rétrécir symétriquement- comme sur la fi- gure 16. La paroi protectrice 36 se raccorde à la paroi la plus éloignée des prolongem.ents 35 ; elle a la même allure que l'une des moitiés de la paroi protectrice 30.
<Desc/Clms Page number 12>
Aux deux extrémités, il est prévu des bords laté- raux 37 empêchant que le courant contourne les bords d'extré- mité de la paroi protectrice 36. Celle-ci est fixée directe- ment à l'une des parois longitudinales des sorties des prolon- gements 35. Ici aussi, il peut être prévu une séparation des différentes sorties de gaz au moyen de parois intermédiaires 38.
Une condition déterminante pour la paroi protectri- ce est également ici qu'il doit y avoir,pour que cette paroi agisse, une vitesse suffisante du courant sortant qui présen- te au moins un nombre de Reynold de 50.000 Re.
EMI12.1
xt S J 91 ri , ...¯..¯....w¯..¯,....¯ -Dispositif protecteur situé à la sortie de conduites d'air, de gaz ou de vapeur, caractérisé par les points sui- vants , séparément ou en combinaisons :
1) une paroi protectrice disposée à une certaine dis- t ance de l'ouverture de sortie,transversalement à l'écoulemet du fluide qui sort, comporte une surface déviante au moins sur une partie de son pourtour, de façon à redresser dans sa direction primitive l'écoulement dévié par elle, cette surface déviante étant prévue sur le côté concave de l'écoulement re- dressé.
) La sortie est faite de façon que l'écoulement y présente au moins 50.000 Re.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.