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La présente invention se rapporte à des perfectionnements apportés aux Sécheurs de gaz, et elle concerne en particulier un appareil perfectionné pour sécher les gaz qui sont engendrés à des températures éle- vées et sous des pressions élevées. Bien qu'elle ne soit pas limitée à cette application, l'invention trouve une application particulière dans le séchage des gaz s'échappant d'un générateur de gaz inerte et on va la dé- crire en se reportant en particulier à cette application.
Dans certaines applications industrielles et autres, il est parfois nécessaire de fournir ce que l'on appelle un "gaz inerte". Dans le sens où on l'utilise ici. l'expression "gaz inerte" se rapporte à un mélange de gaz ne contenant pas plus d'environ 5% d'oxygène- Dans un cas typique, un générateur de gaz inerte peut comporter un appareil de combustion dans lequel un combustible brûle en donnant des produits de combustion gazeux sensiblement "inertes" contenant un pourcentage relativement élevé d'anhydride carbonique et un pourcentage relativement faible d'oxygène résiduel.
Le gaz inerte provenant du générateur dans de telles conditions se trouve à une température relativement élevée et il contient une quantité assez substantielle d'humidité Dans certains cas, il est nécessaire de chasser l'humidité avant de pouvoir utiliser le gaz inerte.
Conformément à la présente invention, on refroidit et on sèche le gaz provenant d'un générateur de gaz inerte du type précité, en faisant passer le gaz à travers des étages de refroidissement et de séchage disposés en série, dans chacun desquels le gaz se déplace depuis la périphérie vers le centre d'une chambre à "vortex" ou à tourbillonnement. En se déplaçant de cette manière, le gaz effectue un travail en ce qu'il surmonte la friction entre les couches adjacentes de gaz. Cette action abaisse la température du gaz dans les couches relativement le plus à l'intérieur et provoque ainsi l'enlèvement de l'humidité par condensation. En même temps, le gaz des couches les plus extérieures est chauffé.
En passant d'un étage à un autre de l'appareil, les composants se trouvant à une température élevée sont quelque peu refroidis et se combinent ensuite à nouveau avec les composants froids avant de pénétrer dans l'étage suivant.
De cette manière, la température moyenne du courant entier de gaz est abaissée progressivement, tandis que se trouve réalisé un séchage maximum.
On comprendra mieux l'invention à la lecture de la description suivante qui est faite en se référant au dessin annexé sur lequel on a représenté un mode de réalisation donné à titre illustratif et sur lequel: - la figure 1 est une vue partiellement schématique et partiellement en coupe d'un sécheur conforme à l'invention, - la figure 2 est une coupe faite par 2-2 de la figure 1 de la partie delachambre de tourbillonnement d'un étage de l'appareil de la figure 1 - la figure 3 illustre le trajet en spirale suivi par les gaz dans la chambre de tourbillonnement.
- Sur la figure 1 du dessin, on a représenté un générateur de gaz inerte comprenant un sécheur conforme à l'invention et comportant un brûleur 10 à soufflerie agencé de manière à envoyer des produits de combustion gazeux sous une pression substantielle à la section de séchage de l'appareil qu'on va décrire ci-après. Dans un but de simplicité, le bruleur 10 n'est pas représenté en détail car il ne fait pas partie en luimême de l'invention. Il est entendu que par l'expression "brûleur à soufflerie" on entend un brûleur dans lequel l'air entretenant la combustion est fourni sous pression par un ventilateur, un compresseur, etc. par opposition aux brûleurs à tirage naturel.
Un brûleur à soufflerie approprié pour l'appareil en cours de description est représenté et décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.488.548.
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Conformément à l'invention, les gaz sortant du brûleur 10 sont amenés dans le premier étage d'un appareil de séchage qui comprend une chambre de tourbillonnement 14 sensiblement cylindrique, ayant une ouverture d'admission tangentielle 16. Un conduit 18 part d'une ouverture de sortie 20 relativement petite, située au centre de l'une des parois de la chambre 14 et aboutit à une chambre collectrice 22 pour le produit condensé. Un second conduit 23 part d'une ouverture de sortie plus grande 24 pratiquée au centre de la paroi opposée de la chambre 14 et aboutit à un échangeur de chaleur, tel qu'un tube 26 à ailettes. A l'extrémité aval de l'échangeur de chaleur, un conduit de sortie 28 partant du collecteur 22 du condensat est raccordé à l'orifice de sortie 30 de l'échangeur de chaleur.
A mesure que le gaz chaud provenant du brûleur 10 est envoyé dans la chambre de tourbillonnement, il est obligé de prendre une autre direction et de s'écouler en spirale vers le centre de la chambre. Cette action a pour effet de créer une spirale de couches de gaz tourbillonnant rapidement à l'intérieur de la chambre,comme on l'a représenté schématiquement par la ligne en trait interrompu sur la figure 3. En raison des différences existant entre les vitesses angulaires des couches voisines, les gaz circulant en spirale sont soumis à des forces de friction entre les-couches, ce qui signifie qu'un travail est effectué par les gaz en déplacement. En outre, les gaz se dilatent en se déplaçant de l'extérieur vers le centre de la chambre de tourbillonnement.
Dans les deux cas, il se produit un transfert constant d'énergie à partir du centre et en direction de l'extérieur de la chambre de tourbillonnement. ce qui signifie que le gaz ayant l'énergie la plus faible se trouve au centre de la chambre de tourbillonnement.
En prévoyant une ouverture de sortie 20 relativement faible au centre de l'une des parois latérales de la chambre. une proportion notable des gaz à basse température peut être chassée par le tube 18 et les gaz à température plus élevée sortent par l'ouverture 24 plus large, conformément au comportement du tube dit de "Hilsch".
On fait passer le gaz à température plus basse qui sort par le tube 18 à travers la chambre collectrice 22 recueillant les condensats dans laquelle l'humidité qui se condense à partir des gaz en raison de la chute de température peut être recueillie. De préférence. la chambre 22 est garnie d'une matière à grande surface de contact telle que de la toile métallique en acier inoxydable ou de la laine d'acier inoxydable. On peut enlever le condensat recueilli par un raccord de vidange 32. D'autre part, le gaz à température plus élevée est amené à traverser l'échangeur de chaleur 26. dans lequel il se produit un certain degré de refroidissement du gaz.
A l'extrémité aval de l'échangeur de chaleur. les constituants recombinés du courant de gaz sont envoyés dans un deuxième étage de séchage 34. identique à celui que l'on vient de décrire.
Dans chaque étage successif, le même processus se répète.ce qui fait qu'une partie du gaz se refroidit et sert à condenser la vapeur d'eau et à réduire ainsi la teneur en humidité des gaz. Le nombre d'étages de ce genre que l'on doit utiliser dans un cas donné quelconque dépend de la siccité relative que doit avoir le gaz lorsqu'il est déchargé finalement en vue de son utilisation. de la température initiale et de la pression du gaz lorsqu'il est fourni initialement au sécheur. et de facteurs similaires particuliers à l'appareillage envisagé.
Dans chaque étage du sécheur, la température moyenne du gaz diminue d'une quantité qui est déterminée par le refroidissement assuré dans l'échangeur de chaleur 28. La diminution de la température de la partie refroidie du gaz sortant de la chambre 14 par le petit conduit 18 est sensiblement équilibrée ou compensée par l'augmentation de la température des gaz quittant la chambre par l'autre paroi. En conséquence, la chute de température dans l'échangeur de chaleur sera égale à un net abaissement de température pour les courants recombinés de gaz au point de raccordement.
En d'autres termes, le séchage et le refroidissement sont assurés par un
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procédé de dilution, une partie du gaz étant séchée et une autre partie étant refroidie dans chaque étage. Ensuite, les parties refroidies et séchées sont mélangées à nouveau. ce qui réduit par dilution le volume total par unité de température et la teneur en humidité. Afin que le refroidissement des gaz à basse température ait un effet favorable maximum, le tube 18 et la chambre 22 sont de préférence isolés, comme on l'a représenté.
REVENDICATIONS.
1. Sécheur destiné particulièrement au traitement de gaz engendrés à température élevée et sous pression élevée, sécheur dans lequel les gaz à sécher passent à travers plusieurs étages reliés en série, caractérisé en ce que chaque étage comprend une chambre sensiblement cylindrique. un dispositif délimitant une ouverture d'admission tangentielle dans la chambre.
une ouverture de sortie relativement petite disposée au centre de l'une des parois de la chambre, une ouverture de sortie de plus grand diamètre disposée au centre de la paroi latérale opposée de ladite chambre, un échangeur de chaleur recevant les gaz sortant de cette chambre par l'ouverture de sortie de grand diamètre, une chambre dans laquelle se rassemblent les produits condensés et à travers laquelle circulent les gaz déchargés par l'ouverture de sortie de plus grand diamètre, et, un tube de raccord partant de la chambre collectrice et aboutissant au côté aval de l'échangeur de chaleur pour recombiner les courants de gaz traversant l'échangeur de chaleur et la chambre collectrice.