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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX CYCLONES.
Le brevet américain no 2.265.707 décrit un appareil pneumatique destiné à séparer d'un fluide des solides pulvérisés en suspension dans ce fluide en mouvement, de manière à empêcher leur entraînement dans l'aspirateur faisant circuler le fluide. Cet appareil est constitué comme un cyclone dont l'axe est situé dans un plan horizontal et dont la dimension est restreinte dans le sens axial, la chambre de séparation étant composée d'une partie pratiquement cylindrique venant se confondre, dans sa partie basse, avec une partie formant entonnoir pourvue d'un orifice inférieur à soupape.
Le conduit d'admission du fluide contenant les solides en suspension s'ouvre tangeutiellement dans cette partie cylindrique de la chambre de séparation, qui est pourvue d'un conduit d'échappement du fluide s'ouvrant dans l'une de ses parois latérales planes et communiquant avec le conduit d'admission d'un aspirateur. Dans cette partie cylindrique, les solides sont projetés vers la paroi avant incurvée et descendent vers l'entonnoir, d'où ils sont périodiquement évacués par un dispositif automatique. Une chicane pratiquement verticale, disposée entre les parois latérales planes, empêche la matière solide de pénétrer dans le conduit d'échappement de fluide avec le fluide transporteur, et dirige tous les solides venant la frapper vers le bas vers l'orifice de décharge des so- lides.
La présente invention concerne un cyclone destiné à séparer en deux fractions,désignées ci-après par les termes "fines" et "grosses parti- cules", les solides sous forme pulvérisée appelés ci-dessous "poussier", étant bien entendu que ce poussier entre dans le cyclone en suspension dans un fluide gazeux (appelé ci-dessous "air") ou dans un liquide.
En général;, le nouveau cyclone de l'invention ressemble, en ce qui concerne son fonctionnement, à l'appareil pneumatique faisant l'objet du susdit brevet américain 2.265.707, duquel il diffère toutefois en ce que l'air entre dans la partie en forme d'entonnoir de l'espace séparateur en deux couches , la couche interne contenant au moins la majeure partie du poussoir, alors que la couche externe n'en contient qu'une fraction
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relativement faible Si le poussier a été entreposé dans une soute, il paît être mis en suspension dans le couche interne d'air juste avant l'entrée de celle-ci dans le cyclone, mais si sa suspension dans l'air a déjà été effectuée, ce qui est souvent le cas, par exemple lorsque le poussoir est fourni par un broyeur,
la suspension de fines et de grosses particules peut être introduite dans le cyclone de manière à constituer la couche interne, auquel cas la couche externe peut être formée par de l'air additionnel pratiquement propre et provenant d'une autre source.
Lorsque la concentration de poussier dans la suspension est relativement faible, le cyclone doit être de grande dimension, car sa dimension est déterminée par le volume d'air qui y est introduit par unité de temps, et non par la concentration de poussiera Dans ce cas, il est désirable que la suspension soit, avant son introduction dans le cyclone, séparée en une couche intérieure contenant la majeure partie du poussoir, et une couche extérieure de concentration relativement faible de poussier, l'avantage de cette séparation étant d'éviter au cyclone d'avoir à travailler une quantité supplémentaire d'air provenant d'une autre source.
On peut obtenir cette séparation en plaçant un coude dans le tuyau d'alimentation en suspension, coude agencé de telle sorte que le sens de rotation de l'air le traversant soit l'inverse de celui du tourbillon régnant dans le cyclone.
Dans ce coude, la majeure partie du poussier, et plus particulièrement ses grosses particules, est projetée extérieurement, ce qui sépare la suspension en une couche extérieure dont @ concentration en poussier est relativement forte, et une couche intérieure de concentration de poussier relativement faible.
Etant donné que le sens de rotation de la suspension dans le coude est inverse de celui du tourbillon de la partie cylindrique de la chambre séparatrice du cyclone, on remarquera que la couche,suivant la paroi externe du coude, devient la couche interne dans cette partie de la chambre séparatrice, et vice-versa. Dans cette chambre séparatrice, le poussier de la couche interne de la suspension a tendance, du fait de son inertie, à être projeté directement vers l'orifice de décharge de poussier situé au fond de l'entonnoir, mais sur son parcours pour arriver à cet orifice, il lui fait traverser l'air de la couche externe, entraînée vers le conduit d'évacuation d'air.
Ce courant d'air tamise les fines du poussier qui se trouvent ainsi entraînées dans le tourbillon entourant l'orifice de sortie d'air et évacuées à travers celui-ci. Les plus grosses ce des fines entraînées dans le tourbillon se trouveront vraisemblablement projetées à la périphérie et viendront frapper contre l'enveloppe cylindrique de la chambre de séparation qui en dirigera la descente vers la région ou s'effectue l'entrée dans cette chambre de l'air chargé de poussier concentré, et où elles seront à nouveau soumises au tamisage.
Il en résulte une séparation extrêmement satisfaisante des fines et des particules de grosses dimensions.
Les figures 1 et 2 du dessin plus ou moins schématique annexé représentent une première forme de réalisation de l'invention, la figure 1 en étant une vue arrière, et la figure 2 une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1;
La figure 3 représente une coupe analogue à celle de la figure 2, mais concernant u e seconde forme de réalisation, et
La figure 4 est une coupe d'une troisième forme de réalisation .
Sur les figures 1 et 2, le chiffre 4 désigne la partie cylindrique de la chambre séparatrice, dont l'orifice'd'évacuation d'air est indiqué en 5.
L'orifice 5, représenté sur la figure 1, s'ouvre dans les deux parois latérales planes de la chambre 4, mais, naturellement, il peut n'exister que dans l'une de ces parois seulement. Les parois planes avant et ar- rière de la partie en entonnoir de la chambre séparatrice sont indiquées en 6 et 7, respectivement. L'entonnoir se termine en un conduit de décharge de
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poussier 3 pourvt d'une soupape à clapet @a.
Le conduit 9 d'introduction de poussier remonte verticalement en avant (sur la figure 2 à droite) de la chambre de séparation du cyclone.
Ce conduit s'ouvre tangentiellement dans la chambre 4 par l'intermédiaire d' un coude 9a, à l'extrémité inférieure, ou à proximité de celle-ci, de la paroi cylindrique avant de cette chambre. Dans ce coude est montée une cloi- son 10, pratiquement parallèle à la paroi externe incurvée du coude.
La suspension, c'est-à-dire le mélange d'air et de poussier, amenée par le conduit 9, peut être considérée comme homogène. Mais dans le coude 9a, la majeure partie du poussier est projetée extérieurement par la force centrifuge, de sorte que ce poussier, toujours en suspension dans l'air, passe au-dessus de la cloison 10 lorsqu'il atteint la chambre sépa- ratrice, alors que l'air passant au-dessous de cette cloison est relative- ment propre. Par conséquent, dans la chambre 4, l'air chargé de 'poussier forme la couche interne et l'air pratiquement propre constitue la couche ex- terne.
Les deux couches sont aspirées vers l'orifice de décharge d'air 5 de manière à former, à l'intérieur de la chambre séparatrice, un tourbillon indiqué par les minces traits pleins de la figure 2, les trajets approxima- tifs des particules de poussier étant indiqués par les minces lignes poin- tillées.
Les plus grosses particules solides en suspension dans la couche interne sont, pour la plus grande partie, directement projetées vers le conduit de décharge de poussier 8, tandis qu'une partie relativement faible de celles-ci est entraînée par le tourbillon, avec les fines. On remarque- ra que, sur son trajet à l'orifice d'évacuation 5, l'air contenu dans les deux couches aura à traverser le trajet de descente du poussier, dont il tamisera ainsi les fines. Les grosses particules ne tombant pas directement dans l'orifice de décharge des solides 8, entrent dans la partie cylindrique de la chambre 4, et, avec une faible quantité de fines, viennent frapper contre;la paroi incurvée de cette chambre pour parvenir à nouveau à l'ouverture dû coude 9a.
La majeure partie des fines se déchargent, avec l'air par l'orifice 5,
La lettre w désigne un petit remous causé par l'air venant frapper contre la paroi arrière 7 de l'entonnoir, et ce remous provoque la descente des grosses particules projetées contre cette paroi.
Le cyclone que l'on vient de décrire fonctionne de manière satisfaisante pour divers usages, mais son rendement est assez faible.
La figure 3, toutefois, représente un cyclone satisfaisant à des conditions très strictes sous ce rapport. Sur cette figure, les parties identiques portent les mêmes références que sur les figures 1 et 2.
Si l'on considère la figure 3, le coude 9a s'ouvre dans la chanbre séparatrice 4 à la partie supérieure de celle-ci, et la cloison 10 dont il est pourvu se prolonge, en chicane, sur une distance considérable dans cette chambre, parallèlement à sa paroi avant incurvée, jusqu'à la partie supérieure de l'entonnoir 6, 7.
La chambre séparatrice est pourvue d'une seconde chicane 11, espacée de sa paroi arrière et pratiquement parallèle à celle-ci, le bord inférieur de cette chicane étant suffisamment espacé de la paroi 6 pour permettre le passage des grosses particules tombant directement dans le conduit de décharge de poussier 8. Les fines accompagnant ces grosses particules seront vraisemblablement reprises par l'air entraîné vers l'orifice de sortie 5 par le passage a situé entre la chicane 11 et la paroi arrière de la chambre séparatrice.
Une autre chicane 12, située dans la partie cylindrique de la chambre de séparation parallèlement à la paroi incurvée arrière de cette partie, s'enfonce dans l'extrémité supérieure du passage a et remonte jusqu'au bord 13, où la couche externe du coude 9a entre dans la chambre séparatrice pour former dans celle-ci la couche interne. Le passage formé par la chicane 12 et la paroi arrière du cyclone est désigné par la lettre
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b, la largeur du passage a étant naturellement supérieure à celle du passage b. Par conséquent., une partie de l'air chargé de poussier, remontant dans le passage a, entre dans le passage b et est envoyé dans le courant d'air chargé de poussier arrivant au cyclone par le coude 9a.
En l'absence de la chicane 12, l'air chargé de poussier provenant du passage a serait, pour la plus grande partie, entraîné par le tourbillon e.; s'échapperait prématurément par l'orifice de sortie 5 avec les grosses particules qu'il pourrait contenir.
A une faible distance intérieure de la chicane 11 et parallèlement à celle-ci se trouve une troisième chicane 14 qui remonte jusqu'au bord inférieur de la chicane 11. Le passage c, délimité par la chicane 14 et par la paroi 7 de l'entonnoir et dont la largeur est inférieure à celle du passage a, permet aux solides descendant du passage a d'attendre le passage de décharge 8, même si l'air y passe.
Enfin, un passage d est situé à l'extérieur de la paroi 7 de 1' entonnoir. Ce passage, destiné à être fermé à sa partie supérieure par une soupape à clapet 15, débouche dans le conduit de décharge 8, afin de laisser l'air atmosphérique pénétrer dans le cyclone et passer sur la couche de poussier descendant sur la paroi latérale avant, c'est-à-dire de droite, du conduit 8, sans gêner la décharge du poussière
L'air pénétrant ainsi dans le conduit 8 frappe contre une partie de la paroi avant 6a du conduit S, c'est-à-dire pratiquement perpendiculairement à la paroi 6 de l'entonnoir, et forme un remous z entre cette paroi avant et l'extrémité inférieure de la chicane 14;
ce remous , tournant en sens inverse des aiguilles d'une montre, favorise la décharge du poussier également pendant les périodes d'ouverture du clapet 15.
Il ressort de ce qui précède que, dans l'appareil de la figure 3, l'air chargé de poussier entre dans la chambre séparatrice, non seulement au bord 13 et à la partie inférieure de la chicane 10, mais également du passage b et au bord supérieur de la chicane 11. On obtient, ainsi une forte rotation du tourbillon, ce qui agit favorablement sur la capacité de l'appareil.
La figure 4 montre la possibilité, sans utiliser de coude dans le conduit d'arrivée de la suspension, d'alimenter la chambre séparatrice en une couche interne d'air chargé de poussier et en une couche externe d'air plus ou moins propre Cette figure correspond à la figure 2, mais le conduit coudé d'alimentation.9, 9a, représenté sur la figure 2, est ici remplacé par un tronçon de tuyau rectiligne, relativement court 16, ouvert à son extrémité libre. Ce tronçon de tuyau, incliné vers le bas , s'ouvre tangentiellement dans la partie cylindrique de la chambre 4 et est divisé par une cloison 10 en deux segments.
Une trémie 18,s'ouvrant dans le segment supérieur du tronçon de tuyau 16, introduit le poussier à trier dans ce segmenta de sorte que le poussier est entraîné vers le cyclone par l'air aspiré dans le tronçon 16, tandis que l'air propre est introduit par le segment situé au-dessous de la cloison 10.