Séparateur cyclone pour installation transporteuse pneumatique.
L'invention a pour objet un séparateur cyclone pour installation transporteuse pneu- matique.
Certains séparateurs cyclones connus com portent une enveloppe verticale, de forane conique sur toute sa longueur, ou une portion supérieure cylindrique et une portion infé- rieure conique. Dans les deux cas, le courant d'air entrainant le produit à séparer arrive latéralement dans la-portion supérieure de l'enveloppe par une tubulure d'entrée tangentielle et l'air dont il s'agit de séparer le produit transporte sort à la partie supérieure de l'enveloppe par un tuyau d'échappement central. Le produit séparé du courant d'air dans la chambre de séparation de l'enveloppe du cyclone sort par un sas à air disposé à l'extrémité inférieure de l'enveloppe.
Le produit séparé du courant d'air dans le séparateur cyclone de ce type tombe par son propre poids dans le sas à air de la partie inférieure de l'enveloppe du eyolone, à 'encontred'une force dirigée de bas en haut, engendrée par la force centrifuge qui agit sur le produit dans la portion inclinée du cône de l'enveloppe. Si cette force centrifuge est suffisante, sa com posante verticale engendrée par les faces in clinées du cône devient supérieure à l'action de la pesanteur, d'où il résulte que le produit entraîné par le courant d'air tourbillonnant ne tombe pas dans le sas à air à la partie inférieure du cône, mais circule à plusieurs reprises autour de l'enveloppe du cyclone au sommet du cône.
Au fur et à mesure de l'arri- vée du produit dans l'enveloppe du cyclone, les dimensions de la couronne du produit à l'endroit du diamètre maximum du cône aug- mentent, jusqu'à ce que le frottement qu'il exerce contre la paroi de l'enveloppe fasse diminuer la vitesse de rotation, que la force centrifuge devient inférieure à l'action de la pesanteur et que le produit tombe dans le sas à air à l'endroit du diamètre minimum du cône. Il en résulte que le produit arrivant dans le sas à air s'écoule par intermittences en risquant de provoquer une obstruction en ce point. Ainsi qu'on le verra plus loin, ce dernier fait est appelé à disparaître dans le séparateur suivant l'invention.
Il y a lieu également de remarquer que lorsqu'on dispose un séparateur cyclone connu du côté de l'aspiration d'un ventilateur, les faibles fuites d'air par le sas à air, à la, partie inférieure du : cône, compromettent gravement l'efficacité de la séparation. L'a) ir'atmosphé- rique qui pénètre dans le séparateur en ce point passe de bas en haut par l'axe du tourbillon du cyclone et arrive dans le tuyau d'échappement d'air situé directement audessus. Cet air peut entraîner une quantité relativement forte du produit qui aurait dû être séparé et sortir par le sas à air.
De plus, si la fuite d'air est forte, le produit ne tombe pas dans le sas à air, à l'en- contre du courant d'air ascendant pendant son passage par le diamètre minimum du cône du cyclone. Il en résulte une obstruction due à l'accumulation du produit sur et au dessus du sas à air. Etant donné qu'on ne peut tolérer de fuite d'air dans le sas à air rotatif d'un séparateur cyclone accouplé au côté de l'aspiration d'un ventilateur, les frais d'entretien du sas à air pour en assurer une étanchéité suffisante sont extrêmement éle- vés.
Le séparateur cyclone pour installation transporteuse pneumatique suivant l'inven- tion est caractérisé par le fait qu'il comporte une chambre de séparation dont l'intérieur tonne un espace de tourbillonnement sans obstacle, dans lequel le. courant d'air trans portant un produit est destiné à tourbillon- ner à plu.
sieurs reprises autour d'un axe hon- zontal, de façon à former un tourbillon en spirale suivant cet axe, cette chambre étant délimitée par une enveloppe à parois latérales verticals, sensiblement planes, et paroi périphé- rique incurvée qui comporte un orifice d'en- trée tangentiel supérieur, par lequel le courant d'air transportant le produit arrive tan gentiellement à la partie supérieure de] a chambre de séparation sous forme de courant suivant une direction parallèle aux parois la- térales, ainsi qu'un orifice de sortie inférieur par lequel le produit séparé du courant d'air sort de la chambre ide séparation,
la courbure de la paroi périphérique étant telle qu'elle fait tourbillonner le courant d'air transportant le produit qui entre dans l'espace de tourbillonnement par ledit orifice d'entrée, à plu sieurs reprises dans cet espace dans un plan vertical et fait échapper ce courant d'air horizontalement de la.
chambre de séparation par un orifice central de sortie d'air disposé dans une des parois latérales, un sas à air com- portant une enveloppe extérieure, fixée sur la paroi périphérique de la chambre de separation au-dessous de l'orifice de sortie inférieur de la chambre et un rotor monté à ro- tation dans l'enveloppe du sas à air, qui coin- porte un orifice inférieur de sortie du produit qui y arrive en sortant de la chambre de sé- paration, un tamis cylindrique disposé entre les parois latérales de la chambre de séparation qui le supporte, à une certaine distance de la paroi périphérique de la chambre, une extrémité du ta.
mis étant fermée et l'autre communiquant librement avec ledit orifice de sortie central, une cloison incurvée entourant la moitié inférieure du tamis à une certaine distance de ce tamis et de la portion inférieure de la paroi périphérique de la chambre et un élément rotatif monté au-dessus et au voisinage du bord latéral d'entrée de la cloi- son étant destiné à empêcher le produit solide de s'accumuler sur ce bord.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du séparateur cyclone selon l'invention.
La fig. 1 en est une vue de côte.
La fig. 2 est une coupe sensiblement suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue de détail, à plus grandie échelle, de certains éléments des fig. 1 et 2.
La fig. 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe d'un détail, à plus grande échelle, indiquant de quelle manière est montée et rendue étanche l'extrémité ouverte d'un tamis.
La fig. 7 est une coupe analogue à la fig. 6 et représente l'extrémité fermée du tamis et une enveloppe adjacente.
La fig. 8 est. une coupe d'un détail indiquant de quelle manière sont montés des regards dans la paroi d'enveloppe du sépara teur.
La forme d'exécution du séparateur représentée au dessin comporte une chambre de séparation 5, dans laquelle un courant d'air transportant le produit prend la forme d'une masse tourbillonnante circulant à plusieurs reprises autour d'un axe dans un plan vertical, de sorte que les forces centrifuges qui agissent sur les produits transportés contri- buentdirectementàl'actiondelapesanteur pour séparer le produit transporté du cou- ra. nt d'air et le faire sortir de la chambre de séparation par un orifice de sortie inférieur 6.
La chambre 5 est délimitée par une enveloppe 8 à parois latérales verticales 9 et 10 sensiblement planes et paroi périphérique 11.
La, paroi 11 comporte l'orifice de sortie 6 ainsi qu'un orifice d'entrée 12 sur toute la largeur, par lequel lUe eourant d'air transportant le produit arrive tangentiellement dans la partie supérieure de la chambre de séparation 5, sous forme de courant passant par l'orifice d'entrée 12 dans une direction parallèle aux parois latérales de la chambre de séparation. L'orifice d'entrée 12 communique par une conduite 13 par laquelle le courant t d'air transportant le produit arrive dans cet orifice.
La paroi périphérique 11 de la ehambre 5 a une forme incurvée de façon à faire tourbillonner à plusieurs reprises le courant d'air transportant le produit et pénétrant dans la chambre par l'orifice d'entrée 12 dans un plan vertical et à le faire s'échapper latéralement par une ouverture de sortie centrale 14 disposée dans la paroi latérale 10.
Les forces centrifuges qui agissent dans la chambre de séparation 5 contribuent directement à l'action de la pesanteur en projetant le produit entraîné de haut en bas vers la partie inférieure de la chambre de séparation et en le faisant sortir par l'orifice de sortie e inférieur 6 dans un sas à air 15 extérieur. Ce sas à air comporte une enveloppe 16 contenant un rotor 17 de sas à air à quatre ailettes et à la partie inférieure de laquelle se trouve un orifice d'échappement 1'8.
Le rotor 17 est porté par un arbre 19 monté à rotation dans des portées 20, fixées sur les parois de bout 21 et. 22 de l'enveloppe 16, la paroi de bout 22 étant fixée dans sa position d'une manière amovible par des boulons 23, pour permettre de démonter et de monter facilement le rotor 17 du sas à air.
Le rotor 17 du sas à air est done disposé à l'extérieur de la chambre de séparation 5, de sorte que ce rotor n'empêche pas le mou- vement répété de tourbillonnement, du cou- rant d'air transportant-le produit.
La direction tangentielle du courant d'air transpor- tant le produit, pénétrant dans la. partie suprieure de la chambre de séparation 5, et la direction tangentielle suivie par le produit séparé passait par l'orifice de sortie inférieur 6 de la chambre de séparation dans le sas à air 15, permettant, en combinaison avec le mouvement tourbillonnant du courant d'air transportant le produit dans le sens vertical autour de la chambre de séparation, à la force centrifuge engendrée par la masse tourbillonnante, de contribuer directement à l'action de la pesanteur pour faire sortir le produit séparé par 1'orifice de sortie 6.
La paroi périphérique 11 de la chambre de séparation 5 a une forme sensiblement en spirale. Mais il doit être bien entendu que cette paroi 11 peut avoir dans une variante une forme exactement cylindrique et compor- ter un orifice d'entrée tangentiel par lequel le courant d'air transportant le produit arrive tangentiellement dans la portion supérieure de la chambre de séparation.
Pour augmenter le rendement du séparateur, un tamis cylindrique rotatif 25 est placé dans la chambre de séparation 5, à une cer- taine distance de la paroi périphérique 11 (fig. 1 et 2). Le tamis 25 est porté par des croisillons 26 et 27 elavetés sur un. arbre 28 monté à rotation dans des roulements 29 et 30. Le tamis 25 traverse la chambre 5 entre les parois latérales 9 et 10 et est fermé à une extrémité par une plaque de fermeture 31 fixée sur le croisillon 26. L'autre extrémité du tamis 25 communique librement par le croisillon 27 avec l'ouverture de sortie de l'air 14 de la paroi 10 de l'enveloppe et avecun tuyau 32.
Le roulement. 29 du tamis 25 est porté par une plaque 34 qui ferme une ouverture 35 de la paroi latérale 9 de l'enveloppe 8.
Le roulement 30 du tamis 25 se loge dans un e-roisillon fixe 36 disposé dans l'ouverture 14 et fixé sur la paroi 10 par une bride 37 et des boulons 38 qui servent aussi à fixer l'ex trémité en forme de bride 39a du tuyau 32.
Le croisillon 27 du tamis 25 est séparé du croisillon 36 par un intervalle fermé par un élément de garnit. llre 36a. Cet élément de garniture comporte une bande 39 (fig. 6) en feutre dur renforcée par une bande en aeier 40, ces bandes étant fixées sur le croisillon 27 par des vis 41 et passant sur une portion 36b du bord du croisillon 36.
Lorsqu'on désire démonter le tamis 25 de la chambre de séparation 5, on peut le faire en démontant la plaque 34 et en faisant sor- tir le tamis par l'ouverture 35 ou en démontant le tuyau 32 et le croisillon fixe 36 et en faisant sortir le tamis par l'ouverture de sortie d'air 14.
Le tamis 25 tourne, ainsi qu'on le verra plus loin, en sens inverse du mouvement tour billonnant du courant d'air entraînant le produit dans l'intervalle compris, entre le tamis et la paroi périphérique de la chambre 5. Le tamis 25 en tournant dans ce sens sert, en combinaison avec les forces centrifuges qui agissent sur le produit transporté, à projeter ce produit hors du tamis en réduisant au minimum le risque de son obstruction. Un autre moyen d'empêcher le risque d'obstruetion du tamis consiste à disposer dans la chambre 5 une brosse en contact de frottement avec la surface extérieure du tamis.
Dans certains cas, il peut y avoir intérêt à amortir le mouvement tourbillonnant de l'air à l'intérieur du tamis 25 et on arrive à ce résultat en partageant l'intérieur du tamis en compartiments sépares C par des cloisons 44 fixées aux branches 45 des croisillons 26 et 27.
Une cloison incurvée 47 est destinée à aug- menter le rendement de tamisage du séparateur. Elle est'disposée dans la chambre de séparation de façon à entourer la moitié inférieure du tamis 25 à une certaine distance de ce tamis et des portions opposées de la paroi périphérique 11 de cette chambre.
La cloison 47 partage ainsi la portion inférieure de la chambre de séparation en un canal de passage. supérieur 48 disposé entre le tamis et la cloison et un canal de passage inférieur 49 disposé entre la cloison et la portion inférieure de la paroi périphérique 11 de la cham bre. La eloison 47 est de préférence en position excentrique par rapport au tamis cylin- drique 25 de façon à faire diminuer progres- sivement la section du canal de passage 48 entre une valeur maximum à l'extrémité d'entrée Y et une valeur minimum à l'extrémité de sortie R.
Mais, la position de la cloison 47 peut être réglée dans le sens latéral, de façon à réaliser les conditions qui conviennent le mieux à la nature. du produit à, traiter par le séparateur. A ce propos, on remarquera que la cloison comporte aux extrémités des boucles 47a (fig. 5), formées chacune en coudant une tôle métallique sensiblement en forme de
U et en fixant les bords de la tôle coudée à une extrémité des bords latéraux de la cloison par des rivets 49'.
Chacune des boucles des extrémités 47a est fermée à ses extrémités par des bouchons pleins 50 percés de trous dans lesquels passe un'arbre 51 de support de la cloison (fig. 4), dont les extrémités se prolongent en dehors et passent dans des fenêtres horizontales 51a des parois latérales 9 et 10 de la chambre 5, et sont supportées par des glissières 52 montées à coulisse sur des cornières 53 fixées sur ces parois. Les glissières 52 sont partagées dans le sens vertical en portions 54 et 55 fixées l'une sur l'autre par des vis 56. La portion 54 est fixéed'unemanièreréglablesur la cornière 53 par une vis 57 qui passe dans une fenêtre'allongée 58 ménagée dans la cornière.
Les extrémités des arbres 51 de support de la cloison comportent des filetages sur lesquels se vissent des écrous 59 s'appliquant contre les portions extérieures 55 des glis sières 52. Lorsqu'on désire régler la position de la cloison 47 dans le sens latéral, on des serre les vis 57 qui fixent les glissières 52 sur les cornières 53 et on déplace les glissières horizontalement sur les cornières pour les a. mener dans la position, de réglage qu'on désire. Le bord antérieur de la cloison 47, qui se trouve à l'extrémité d'entrée du canal de passage 48, est protégé contre une accumulation nuisible de produits solides sur ce bord par un arbre rotatif G] moleté, situé au-dessus.
Les extrémités de cet arbre moleté se prolongent en dehors en passant par les fenêtres 551a des parois latérales 9 et 10 de la chambre 5 et dans des roulements à billes 63'portés par les portions 54 des glissières 52.
L'arbre moleté 61 tourne d'un mouvement continu, ainsi qu'on le verra plus loin, et em- pêehe d'une ma. nière efficace le produit solide de s'accumuler sur le bord antérieur, situé au-dessous de la eloison 47.
Une des fonctions : de la cloison. 47 qui contribue à augmenter le rendement de la sépa- ration= consiste à empêcher le mouvement tur bulent de l'air, à l'orifice de sortie inférieur 6 de la chambre de séparation, de se propa- ger jusqu'au voisinage du tamis 25. Une autre fonction de cette cloison consiste à diriger la couche d'air qui arrive par l'orifice d'entrée 12 et circule de haut en bas vers l'orifice de sortie inférieur 6 par le canal de passage inférieur 49, qui sépare la cloison de la portion inférieure de la paroi périphérique 11 de e la chambre de séparation.
Pendant que le courant d'air transportant le produit passe dans le eanal de passage 49, la majeure partie du produit transporté est projetée dans l'enveloppe du sas 15 à air, en passant. par l'orifice de sortie inférieur 6 et sort de l'enveloppe du sas à air par l'orifice d'échappement 18.
L'air qui sort du canal de passage 49 à son extrémité de sortie X peut entraîner avee lui une certaine quantité de particules du produit transporté, mais étant donné que ces particules sont entraînées autour de la chambre de séparation au-dessus du tamis 25 et par le canal de passage 48, elles reçoivent un mouvement de rotation d'environ 270 pendant lequel elles sont projetées en dehors contre la paroi périphérique 11 de la chambre de séparation où elles sont entraînées par les courants d'air qui circulent au voisinage de cette paroi et passent de nou- veau dans le canal de passage 49.
L'air qui sort de bas en haut par l'extré- mité de sortie du canal de passage 49 et passe autour de la partie supérieure du tamis 25 est dévié à l'extrémité d'entrée Y du canal de passage 48 par le courant d'air qui entre dans la chambre de séparation par l'orifice d'entrée J 2. A ce moment, l'air qui passe dans le canal de passage 48 est débarrassé de toutes les grosses particules du produit trans- porté et ne contient que de petites particules de poussière.
La séparation de ces particules de poussière se poursuit dams le canal de passage 48, étant donné que ces particules sont projetées de haut en bas sur la cloison 47 et
en sortent à l'extrémi, té sde sortie R du canal de passage 48, pendant que ces particules de poussière tournent ensuite, de 180 autour de la chambre de séparation, elles se sont suffi- samment rapprochées de la paroi périphéri-
que 11 de la chambre de séparation pour passer dans l'extrémité d'entrée Q du canal de passage 49 au lieu de revenir à l'extrémité
d'entrée du canai de passage 48.
En passant par le canal de passage 49, ces particules de poussière sortent de la chambre de séparation par l'orifice de sortie inférieur 6 et par le sas à air 15.
Les éléments rotatifs du séparateur, c'est-
à-dire le tamis 25, le rotor 17 du sas à air et 1'arbre moleté 61 sont actionnés par un méca- nisme de commande comportant des pignons de chaîne 63 et 64 montés sur un arbre 65
de l'induit d'un moteur électrique 66. Le pignon de ehâîne 63 est accouplé par une chaîne 67 avee un pignon de chaîne 68 calé sur l'arbre 19 du rotor 17 du sas à air. Le pignon de chaîne 64 est accouplé par une chaîne 69 à un pignon de chaîne 70 calé sur l'arbre 28 du tamis 25.
L'arbre 28 du tamis
25 porte aussi une poulie 71 accouplée par une courroie 72 avee une poulie 73 calée sur une extrémité de l'arbre moleté 61 monté audessus du bord antérieur de la cloison incurvée 47. Les éléments de ce mécanisme de commande sont disposés de façon a faire tourner le tamis 25 dans le sens opposé à celui du mouvement d'oscillation du produit se diri- geant vers les extrémités d'entrée des canaux de passage 48 et 49 de la chambre de séparation, tandis que l'arbre moleté 61 tourne dans l'autre sens, comme l'indique la flèche A de la fig. 1. Mais il doit être bien entendu que si on le désire, on peut faire tourner le tamis 25 dans le même sens que l'arbre moleté 61.
Les'parois latérales 9 et 10 de l'enveloppe
8 comportent des portes de visite 75 qui per- mettent d'observer de quelle manière s'effec
tue la séparation dans l'enveloppe. Ces portes de visite (fig. 8) consistent en un panneau transparent 76 monté dans une ouverture 77 d'une paroi en bout de Fenveloppe 8 et fixé par des boulons 78 et des écrous 79 sur une plaque 80 qui, de son côte, est fixée sur la paroi de bout de l'enveloppe par. des vis 81.
La forme d'exécution décrite donne la certitude que Pair qui pénètre éventuellement dans la, chambre de séparation par le sas à air est immédiatement entraîné dans un cou- rant d'air tourbillonnant qui a pour effet de projeter de nouveau contre la périphérie ext. é rieure de la chambre de séparation le produit éventuellement entraîné par l'air pénétrant par le sas à air dans la chambre de sépa ration : et de le faire revenir dans le sfas à air.
Par conséquent, les faibles fuites d'air passant par le sas à air n'exercent qu'une action né- gligeable sur le rendement de la séparation, mais doivent être maintenues entre des limites raisonnoibles à cause de l'influence nuisible qu'eilles exereent sur la capacité en ce-qui con- cerne'la, quantité d'air passant dans la conduite transporteuse aboutissant dans la chambre de séparation.
Il est possible de donner au sas à air, du fait de la forme, des dimensions beaucoup plus grandes que celles du sas à air d'un séparateur cyclone connu, dont les dimensions sont limitées à cause de sa position à l'extrémité du petit dia. mètre de la portion conique de la chambre de séparation. L'augmentation des dimensions du sas à air décrit permet non seulement d'augmenter la capacité de sortie, mais encore a tendance à réduire au minimum le risque d'obstruction de ce sas à air.
La. forme d'exécution décrite se prête à l'installation dans la chambre de séparation d'un. tamis cylindrique rotatif par lequel l'air sortant du séparateur est forcé de passer. Ce tamis est destiné à remplir deux fonctions : db) en cas d'obstruction du séparateur, il empêche l'échappement du produit transporté autre que celui qui passe par les petits trous du tamis ; bJ il fait nobablement diminuer la perte de charge en faisant diminuer la perte à l'entrée de l'orifice de sortie.