Séparateur pneumatique centrifuge
La présente invention se rapporte à un séparateur pneumatique centrifuge, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux conduits d'évacuation d'air disposés l'un dans l'autre, les parois des conduits étant espacées radialement l'une de l'autre, et des vannes déflectrices disposées dans chacun des conduits.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale, schématique, d'une forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe verticale, suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe verticale d'une seconde forme d'exécution comportant trois ouvertures d'évacuation d'air.
La fig. 4 est une vue, en coupe verticale suivant la ligne 4-4 Ide la fig. 3.
La fig. 5 est une vue partielle, en coupe verticale, de la forme d'exécution du séparateur, représentée aux fig. 1 et 2, montrant en coupe les conduits d'évacuation annulaires.
La fig. 6 est une vue partielle, en coupe verticale, de la seconde forme d'exécution représentée aux fig. 3 et 4.
La fig. 7 est une vue, en coupe transversale, suivant la ligne 7-7 de la fig. 5, montrant les conduits d'évacuation d'air équipés de pales droites.
La fig. 8 est un schéma représentant les courbes de rendement du séparateur tangentiel équipé avec le dispositif d'évacuation d'air et équipé d'autres types de dispositifs d'évacuation d'air.
Sur les fig. 1 à 6, un séparateur pneumatique tangentiel 5 comporte un corps 6 de forme générale cylindrique, une entrée tangentielle 7 d'air et de matière à la partie supérieure, une sortie 8 de matière disposée au fond et conduisant à un tiroir rotatif de décharge 9 et à une sortie de décharge 10. L'entrée 7 et la sortie 8 s'étendent sur toute la longueur du corps cylindrique 6 du séparateur entre les parois d'extrémités 11 et 12 ; il en est ! de même du tiroir 9 de décharge et de la sortie de décharge 10.
Un dispositif d'évacuation d'air 13 (fig. 1, 2 et 5) est monté axialement à l'intérieur du corps cylindn- que 6 du séparateur, entre les parois d'extrémités 11 et 12. Ce dispositif 13 possède Ideux conduits d'évacuation d'air annulaires 14 et 15. Les conduits 14 et 15 mènent de l'intérieur du séparateur à l'ouverture principale 16 d'évacuation d'air.
Le dispositif d'évacuation d'air 13 comporte une pièce conique 17 équipée d'une plaque de base 18, fixée à la paroi d'extrémité 12 du séparateur. Une seconde pièce 19, en forme de tronc de cône est disposée à distance Ide la pièce 17 autour de la portion de celle-ci disposée au voisinage du sommet 21 du cône.
La pièce 19 est maintenue en position par des vannes déflectrices courbes 20 qui se prolongent radialement à partir du sommet 21 du cône, jusqu'au rebord 22 de la base de la pièce 19.
Un manchon tubulaire 23, qui constitue la sortie principale d'évacuation d'air, est fixé à la face externe de la paroi 1 1 d'extrémité par un flasque 24, de façon à être aligné sur l'axe du dispositif 13. Un jeu de vannes déflectrices courbes 25 est fixé entre la face interne Idu manchon 23 et un manchon annulaire 26. Ces vannes se prolongent axialement à partir des manchons 23 et 26, vers l'intérieur, dans le corps cylindrique 6 du séparateur 5 et sont fixées à la surface externe voisine de la pièce 19. Un manchon intérieur 26 est en alignement axial avec l'extrémité voisine, de diamètre réduit, de la pièce 19 et sépare l'un de l'autre les deux conduits 14 et 15 au niveau de l'ouverture 16 d'évacuation d'air.
Aux fig. 3, 4 et 6, est représenté un dispositif d'évacuation d'air 27. Le dispositif 27 possède trois conduits annulaires 28, 29 et 30, respectivement, d'évacuation d'air. Les conduits 28, 29 et 30 vont de l'intérieur du séparateur à une ouverture principale 31 d'évacuation d'air.
Le dispositif d'évacuation d'air 27 comprend une pièce conique 32 équipée d'une plaque de base 33 fixée à une paroi d'extrémité 12a du corps cylindrique 6 du séparateur. Une deuxième pièce 34, en forme de tronc de cône, entoure à distance la majeure partie de la pièce 32 qui se prolonge à partir du sommet de celle-ci. La pièce 34 est maintenue en position par des vannes déflectrices courbes 35, qui se prolongent axialement à partir ! du sommet 36 de la pièce conique 32 jusqu'au bord 37 de la base de la pièce 34. Une troisième pièce 38, plus courte que la pièce 34, de forme tronconique également, entoure à distance l'extrémité de diamètre réduit de la pièce 34.
Cette pièce 38 est maintenue en position par des vannes déflectrices 39, qui se prolongent axialement à partir de l'extrémité de diamètre réduit de la pièce 38 voisine de la paroi d'extrémité 1 la, jusqu'au rebord 40 de la base de la pièce 38.
Le manchon annulaire 41, qui comprend l'ouverture principale 31 d'évacuation d'air est fixé à la face externe d'extrémité 1 la du séparateur, au moyen d'un flasque 42. Deux manchons coaxiaux 43 et 44 respectivement, sont disposés à l'intérieur du manchon 41. Le manchon intérieur 43 est fixé au bord annulaire adjacent de la pièce 34, tandis que le manchon intermédiaire 44 est fixé au rebord annulaire adjacent de la pièce 38, de façon à délimiter, avec le manchon extérieur 41, les extrémités extérieures des conduits d'évacuation 28, 29 et 30.
Un jeu 45 de vannes déflectrices courbes est logé entre le manchon intermédiaire 44 et le manchon extérieur 41. Les vannes se prolongent vers l'intérieur du séparateur et viennent au contact de la surface adjacente de la pièce 38. Les vannes 35 et 39 se prolongent axialement à l'intérieur de l'ouverture 31 d'évacuation d'air et, en coopération avec les vannes 45, supportent les manchons 43 et 44 et maintiennent ceux-ci en position.
Une cloison courbe 47 de déviation est fixée entre les parois d'extrémité 11 ou îîa et 12 ou 12a et se prolonge sur 1800 environ autour des dispositifs 13 et 27, à l'opposé du chemin de circulation normal de la matière dans le corps cylindrique 6 du séparateur.
Cette cloison courbe 47 est disposée excentriquement par rapport à l'axe des dispositifs 13 et 27, les extrémités de cette cloison étant désignées par 48 et 49 et l'extrémité 48 étant plus écartée de l'axe des Idispositifs 13 et 27 que l'extrémité 49. La cloison 47 et les portions voisines de la paroi 50 du corps du séparateur délimitent un chemin 51 extérieur Ide circulation d'air et la cloison et les surfaces voisines des dispositifs 13 et 27 définissent un chemin intérieur 52 de circulation d'air.
Le tiroir rotatif 9 de décharge de matière est d'un type bien connu et possède des pales 53, dont les rebords extérieurs sont recourbés en 54, comme représenté.
Lors du fonctionnement du séparateur, la matière transportée et l'air servant au transport pénètrent dans le séparateur par l'entrée 7. Le mélange matière et air circule suivant un trajet désigné par la flèche A, le long de la surface interne de la paroi 55.
A la sortie 8, l'air, qui est arrêté par le tiroir rotatif 9, est dévié le long du chemin 51 de circulation extérieure d'air, tandis que la matière tombe dans les compartiments 56, formés par les pales 53 et est transportée vers l'orifice de décharge 10.
L'air et les particules légères, qu'il peut entraîner avec lui, circulent suivant le chemin externe 51 à une vitesse croissante dans le sens de la flèche B.
Quand l'air quitte le chemin 51, constitué par la cloison 47, toute particule plus légère entraînée par l'air tend à être projetée dans le courant principal de matière désigné par la flèche A, tandis que l'air suit un chemin plus étroit autour des dispositifs 13 et 27. Une partie de cet air tend à pénétrer dans les conduits 14 et 15 ou 28, 29 et 30 d'évacuation, suivant le cas à l'opposé de la cloison 47, le reste de l'air circulant le long du chemin 52 et à l'intérieur des conduits d'air 14 et 15 ou 28, 29 et 30. L'air est dirigé le long des chemins 51 et 52 et est amené à circuler dans les conduits d'évacuation d'air par un aspirateur, non représenté, relié aux ouvertures 16 ou 31 d'évacuation.
Comme l'air destiné au transport ne peut franchir le tiroir 9, il poursuit son chemin, en tournant autour de l'axe des dispositifs 13 et 27, avec un faible rayon de giration. Lorsque le rayon de giration est inférieur au rayon de la cloison 47, l'air est alors séparé presque entièrement de toute la matière transportée. La séparation de la matière doit être achevée si le rayon de giration est égal à celui des orifices d'évacuation 16 et 31. Dès que l'air passe au niveau des vannes à l'entrée des conduits 14, 15 ou 28, 29 et 30, il est dirigé par la courbure des vannes suivant une direction parallèle à l'axe des dispositifs 13 et 27.
On notera que l'air, au voisinage de chaque zone de sortie 14 et 15 ou 28, 29 et 30 a trois composantes de giration: a) suivant une direction tangente au rayon de gira
tion; b) suivant une direction dans le même plan que a
mais vers l'axe le long d'un rayon, du fait de la
réduction du rayon de giration; c) suivant une direction parallèle à l'axe et vers la
sortie du fait de la masse tourbillonnante à dépla
cer vers la sortie.
L'air qui passe à travers les vannes aura une direction, qui est la résultante de ces trois directions a, b et c, mentionnées ci-dessus. Le profil des vannes est tel que leur bord d'attaque est sensiblement parallèle à cette résultante des directions.
Quand l'air se déplace au niveau des vannes, sa direction est progressivement modifiée par la courbure des vannes jusqu'à ce qu'elle soit parallèle à celle des axes des dispositifs 13 et 27. De cette manière, l'énergie cinétique totale de l'air en mouvement est maintenue au maximum et la chute de pression est, par suite, très sensiblement diminuée dans le séparateur tangentiel, par rapport à celle qui se produit dans tout autre type d'évacuation d'air antérieurement utilisé dans les séparateurs pneumatiques.
Dans cette application pratique, un séparateur tangentiel, équipé de cette nouvelle disposition d'évacuation d'air est susceptible de traiter une plus grande quantité d'air et nécessite moins de pression. Sous ce rapport, on examinera à la fig. 8, dans laquelle le rendement du séparateur tangentiel, représenté aux fig. 1 et 2 et équipé d'une double évacuation d'air avec des vannes déflectrioes incurvées (courbe D) est comparé avec celui qui correspond à trois autres types connus de dispositifs d'évacuation d'air.
Le rendement, représenté par la courbe D, est très supérieur à celui correspondant aux trois autres types de séparateurs et représentés par les trois courbes A, B et C.
En utilisant au moins deux orifices d'évacuation d'air, de la manière décrite ci-dessus, on peut obtenir un déchargement plus uniforme de matière, sur toute la longueur du tiroir rotatif 9 de décharge. Cette disposition divise effectivement le séparateur en plus de deux sections, en ce qui concerne les capacités de traitement d'air du séparateur. La quantité de matière transportée est également divisée entre les éléments définis par l'espacement des entrées des différents conduits d'air sur toute la longueur du tiroir de décharge.
On remarquera que, du fait de la courbure des vannes, les dispositifs 13 et 27 peuvent être réalisés dans le sens Idroit ou dans le sens gauche. A la fig. 7, les vannes sont représentées droites et parallèles à l'axe du dispositif. Un dispositif comportant des pales droites peut être monté dans le séparateur et se prêter soit au fonctionnement dans le sens droit, soit au fonctionnement dans le sens gauche. Une telle disposition de pales droites parallèles à l'axe du dispositif permet d'obtenir une réduction de la chute de pression dans l'ensemble séparateur en utilisant au moins deux zones de sortie, de la manière précédemment décrite.
On notera que du fait du changement de direction de la circulation d'air, de tangentielle qu'elle était à l'entrée de la chambre séparatrice, à axiale vers l'orifice d'évacuation, les circulations axiales dans au moins deux conduits sont coaxiales et, par conséquent, il y a peu ou pas de turbulence au point d'évacuation ! de l'air du séparateur, ce qui produit un fonctionnement plus efficace de l'appareil.