CH115309A

CH115309A - Procédé de séparation des constituants d'un mélange gazeux et séparateur centrifuge pour sa mise en oeuvre.

Info

Publication number: CH115309A
Authority: CH
Inventors: Edoardo Mazza
Original assignee: Edoardo Mazza
Priority date: 1925-03-06
Filing date: 1925-03-06
Publication date: 1926-07-01

Description

Procédé de séparation des constituants d'un mélange gazeux
et séparateur centrifuge-pour sa mise en oeuvre.

L'invention comprend un procédé de sépa- ration des constituants d'un mélange gazeux et un appareil mécanique dit séparateur cen trifuge pour la mise en oeuvre du procédé.

Selon celui-ci, on soumet le mélange gazeux à plusieurs centrifugations successives dans un mme appareil.

Le séparateur centrifuge est caractérisé en ce qu'il comporte un organe rotatif creux, dans lequel le mélange à traiter est admis et oit ce dernier est soumis à l'action répétée de la force centrifuge donnant lieu aux cen trifugations successives grâce auxquelles ce mélange se divise en couches concentriques de densités différentes, ainsi que des moyens se trouvant tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de l'organe rotatif et recueillant automatiquement les couches de densités différentes.

Le dessin annexé représente sehematique- ment deux formes d'exécution du séparateur, données à titre d'exemples et servant à séparer l'air ou d'autres mélanges aériformes en deux parties,
La fig. 1 en est une coupe verticale, suivant la ligne brisée I-I-I de la fig. 2, d'une première forme d'exécution ;
La fig. 2 en est une coupe horizontale faite par la ligne II-II de la fig. 1 ;
La fig. 3 est une coupe horizontale de la seconde forme d'exécution.

La forme d'exécution représentée aux fig. 1 et 2 comporte une enveloppe cylindrique a comprenant un fond inférieur plein b et un fond supérieur c percé d'une large ouverture circulaire d destinée a, l'admission de l'air etc., devant tre traité. L'ouverture d est munie d'une manche intérieure e de mme diamètre.

Dans l'enveloppe a est disposé un arbre vertical f actionné par un moteur non représenté et reposant de préférence dans un seul palier 22. Il porte un ventilateur g destiné à aspirer l'air extérieur etc., par la manche e. et à le refouler, ainsi qu'un tambour h où cet air aspiré est refoulé. Le tambour h comporte une manche cylindrique supérieure i, de mme diamètre que la manche e et se trouvant en regard de celle-ci.

Dans la paroi cylindrique j du tarnbour h sont ménagées deux séries superposées d'ou vertures lc l donnant passage aux deux parties séparées de l'air et débouchant dans deux chambres m t obtenues dans l'enveloppe? autour de la grâce à une paroi horizontale annulaire o allant de cette enveloppe a au tambour h, à une faible distance duquel elle s'arrte cependant. Les chambres H ! ? com- muniquent avec l'extérieur au moyen d'ou- vertures p q par lesquelles la sortie des deux parties de l'air s'opère.

A l'intérieur et à la périphérie du tambour la sont disposées des parois f's ayant la forme de cylindres à génératrices parallèles à l'arbre/et à directrices curvilignes ; elles délimitent des conduits courbes t, qui vont du centre à la périphérie du tambour h, qui sont ouverts à leurs extrémités intérieure et extérieure, vont en diminuant de section transversale de la première de celles-ci à la seconde et dont le rayon de courbure va également en diminuant de grandeur de la première à la seconde extrémité ; la paroi f' de chaque conduit t se raccorde à la paroi j et la paroi s a la paroi r du conduit t voisin ;

le bout intérieur libre de la paroi ?'forme un dispositif empchant la production de tourbillons à l'entrée de l'air dans les canaux.

L'air ayant passe dans ces conduits t se trouve à leur extrémité extérieure en présence de parois it qui, en combinaison avec les parois j et les parois s, délimitent deux groupes de conduits :' ? c ; ces parois ont également la forme de cylindres à généra- trices parallèles à l'arbre f et à directliees curvilignes. Les conduits t'sont chacun en relation avec une ouverture 1, les conduits ro chacun en communication avec une ouverture lc ; les ouvertures Ic d sont donc disposées en quinconce.

Des parois séparatrices 20, 21 sont placées dans les conduits t et sont employées à diviser en portions le fluide centrifugé.

L'ensemble du tambour et des conduits t est symétrique par rapport à l'arbre, de façon que l'axe de l'arbre soit l'axe de symétrie de cet ensemble.

Le fonctionnement de la forme d'exécution représentée est le suivant :
De l'air extérieur est aspiré par le venti lateur. g par les manches e i et est refoule par lui dans le tambour A. I) prend dans ce chemin grâce au ventilateur et par l'action de transport du tambour A favorisée par les parois S f'Ull mouvement de rotation à grande vitesse. Sous l'action de la force centrifuge il pénètre dans les conduits t.

Par suite de la différence de densité entre les molécules d'oxygène et d'azote, le premier est soumis à une action plus forte et prend place dans la partie extérieure des conduits t où il subit à la fois l'action de la force centrifuge due à la rotation du tambour AI et celle due à la forme curviligne de ces conduits ; il arrive le premier contre la paroi j où il forme une couche verticale, tandis que le second suit plus lentement le mouvement et forme une couche verticale intérieure a la première.

Comme de l'air nouveau arrive toujours par les conduits t, il pousse dans les conduits ;,'la couche plus lourde et dans les conduits ? f la couche moins lourde, qui sont ainsi séparées par les cloisons tr, passent respeetivemellt pal les ouvertules l7 et parviennent dans les chambres M M. On obtient de la sorte dans la chambre ? un mélange relativement riche en oxygène et dans la chambre ; M un mélange relativement pauvre en oxygene, mais relativement riche en azote.

Les parois séparatrices 20, 21 oust le but suivant : Le mélange gazeux parcourant à grande vitesse un conduit courbe atteint un certain degré de classement do ses composants par densité suivant : 1"Les forces centrifuges dues aux vitesses existant le long du conduit ; 2 le rayon de courbure de celui-ci ; 3 le rapport des masses spécifiques des composants forcés de prendre un équilibre dynamique.

Si une paroi séparatrice telle que 20, 21 est disposée dans le conduit, dans la direction du mouvement, le mélange déjà classé par densité de ses composes, est divise en deux portions différant l'une de l'autre par leur composition (l'une plus riche en composants lourds, l'autre moins riche) et par la courbure de leur trajectoire moyenne. Chacune des deux portions séparées a un équilibre dynamique différent. L'action de la force centrifuge agit de nouveau sur elles. On détermine ainsi de nouvelles centrifugations, c'est-à-dire de nouvelles séparations sous l'action de la force centrifuge.

L'arbre vertical f reposant sur un seul appui, peut tre maintenu de façon que son axe puisse décrire un cône s'il le faut, en vue d'éviter les vitesses critiques et les ébranlements.

Dans la seconde forme d'exécution (fig. 3) les conduits courbes t limités par les parois r s sont en relation à leur extrémités extérieure avec le conduit v pour la partie la plus lourde du mélange traité et avec le
conduit to pour la partie la plus légère. Les
conduits tv communiquent de manière perma
nente avec la chambre ni (fig. 1) par des
ouvertures : x ménagées dans le fond supérieur
du tambour h. Chacun des conduits v est en relation avec un conduit courbe J analogue au conduit t, mais fermé à son extrémité inté- rieure par une paroi z.

A son extremite exte- rieure le conduit y est en relation avec un
conduit 2 pour la partie la plus lourde du
mélange qu'il contient et avec un conduit 3
pour la partie la plus légère ; les deux con
duits 2,3 sont séparés par une paroi 4. Le conduit 3 communique en permanence avec la chambre i11$ par ulle ouverture 16. Quant au conduit 2 il est en relation à son entré- mité extérieure avec un conduit courbe 6 analogue aux conduits t y ; mais fermé à son extrémité intérieure par une paroi 7.

Le conduit 6 est en relation à son extrémité exté- rieure avec un conduit 8 pour la partie la plus lourde du mélange s'y trouvant et avec un conduit 9 pour la partie la plus légère ; le conduit 8 communique avec la chambre M par l'une des ouvertures I et le conduit 9 par une ouverture 17 avec la chambre n.

Le fonctionnement de la seconde forme d'exécution a lieu comme suit :
Le mélange gazeux entrant dans l'un quelconque des conduits courbes t s'y divise sous l'action de la force centrifuge¯en deux couches concentriques ; la, couche intérieure, plus légère, passe dans le conduit to et de là directement dans la chambre m ; la couche extérieure, plus lourde, se rend dans le conduit v et de là dans le conduit y où elle se divise à son tour en deux couches concen- triques i la couche intérieure, plus légère, passe dans le réservoir 3 et de là directement dans la chambre m ; la couche extérieure, plus lourde, gagne le conduit 2 et de celui-ci le conduit 6 où elle se sépare à son tour en deux couches concentriques :

la couche intérieure, plus légère, se rend dans le conduit 9 et de là par l'ouverture 17 dans la chambre M ; la couche extérieure, plus lourde, arrive dans le conduit 8 et enfin dans la chambre n par l'ouverture 1. Les conduits t y, 6 sont de la sorte montés en compound.

Il y a donc plusieurs séparations successives des parties lourdes et légères de l'air sous l'action de la force centrifuge entre le moment où celui-ci entre dans le conduit et. celui où sa partie restante la plus lourde atteint l'ouverture 1. Dans ces conditions la séparation de l'air, en deux parties ; peut tre plus poussée qu'avec la première forme d'exécution.

Le séparateur peut tre utilisé pour diviser d'autres melanges'aeriformes que l'air et peut tre établi pour diviser certains mélanges aériformes en plus de deux parties.

Le ventilateur peut tre remplacé par un autre dispositif d'alimentation ou mme tre supprimé.

REVENDICATIONS :
I Procédé de séparation des constituants d'un
mélange gazeux, caractérisé en ce qu'on
soumet le mélange gazeux à plusieurs
centrifugations successives dans un mme
appareil.

Claims

II Séparateur centrifuge pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte un organe rotatif creux, dans lequel le mélange à traiter est admis-et où ce dernier est soumis à l'action répétée de la force cen trifuge donnant lieu aux centrifugations successives grâce auxquelles ce mélange se divise en couches concentriques de den situes différentes, ainsi que des moyens se trouvant tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de l'organe rotatif et recueillant automa tiquement les couches de densités différentes.

SOUS-REVENDICATIONS : 1 Séparateur selon la revendication II, carac térisé en ce que l'organe rotatif présente des conduits curvilignes où passe le me lange à traiter animé du mouvement de rotation et dans lesquels les actions des forces centrifuges prenant naissance le long de ces conduits s'ajoutent à celle de la force centrifuge due à la rotation mme de cet organe rotatif.

2 Séparateur selon la revendication II et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le rayon de courbure des conduits va en diminuant de l'extrémité intérieure à l'ex- trémite extérieure des conduits.

3 Séparateur selon la revendication II et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que les conduits curvilignes vont en diminuant de section de leur extrémité intérieure à leur extrémité extérieure.

4 Séparateur selon la revendication II et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que des parois séparatrices sont disposées longitudinalement dans les conduits pour diviser le fluide centrifugé en portions.

5 Séparateur selon la revendication II et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que des dispositifs de direction sont placés à l'entrée des conduits curvilignes dans le but d'empcher la formation de tourbillons.

6 Séparateur selon la revendication II, carac tersé en ce que les conduits sont répartis en groupes, dans chacun desquels le mé lange plus lourd traverse successivement les conduits du groupe et en ce qu'à la sortie de certains conduits se trouvent des moyens pour séparer les couches de densités differentes, ainsi que des moyens pour amener l'une de ces couches au conduit suivant.

7 Séparateur selon la revendication II, carac tersé en ce qu'il comporte des parois disposées de manière à séparer les couches du mélange déjà divisé en couches de densités différentes et à les amener à des ouvertures d'évacuation distinctes.

8 Séparateur selon la revendication II, carac terse en ce que l'organe rotatif est dis posé de façon absolument symétrique par rapport à l'axe de rotation, de façon que son axe d'inertie coïncide avec ce dernier.

9 Séparateur selon la revendication II, carac térisé en ce que l'arbre de l'organe rotatif repose sur un seul appui et est maintenu de façon qu'il puisse exécuter un mouve ment conique, dans le but d'éviter les vitesses critiques et les ébranlements.

10 Séparateur selon la revendication II, carac tersé en ce que le mélange gazeux admis dans l'organe rotatif reçoit son mouvement de rotation de celui-ci, et en ce que le séparateur comporte des moyens pour refouler le mélange dans l'intérieur de l'organe rotatif.

11 Separateur selon la revendication II, carac- terse en ce que des parois servent à em pcher les différentes couches en lesquelles le mélange est divise de se mélanger à nouveau.