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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Perfectionnements aux appareils de dépoussiérage des gaz ou vapeurs.
Cette invention est relative aux appareils servant à séparer des gaz ou vapeurs, par une action centrifuge, les poussières ou matières analogues qu'ils contiennent, en soumettant ces gaz ou vapeurs à une action de tourbillonnement ou analogue.
L'objet principal de l'invention est d'établir un appareil de tourbillonnement simple et pratique qui, pour un minimum de dépense en force motrice, permette d'effectuer d'une manière efficace la séparation et le dépôt des particules de faibles dimensions.
L'invention concerne les appareils du type dans lequel les gaz à traiter sont conduits à travers une
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chambre d'admission commune dans une ou plusieurs chambres ou éléments séparateurs à tourbillon qui, à l'extrémité d'entrée, sont munies d'ailettes de guidage ou organes analogues communiquant au gaz un mouvement tourbillonnant dans la chambre de séparation tubulaire, de section transversale circulaire, en même temps que le gaz reçoit un mouvement longitudinal par rapport à la chambre ou tube et à l'axe du tourbillon, de telle sorte que, sous l'action de la force centrifuge, les particules du courant de gaz, même celles de faibles dimensions,
sont projetées sur les parois du tube et sont entraînées circulairement au contact de ces parois ainsi que longitudinalement à l'intérieur du tube en raison de l'énergie résultant du frottement qui s'exerce contre le courant de gaz tourbillonnant. Les couches internes de ce tourbillon sont graduellement sollicitées vers l'intérieur et constituent une masse tourbillonnante interne dont le mouvement axial est opposé à celui de la masse tourbillonnante externe. Le tourbillon interne entraîne les gaz débarrassés des poussières vers une buse de sortie centrale placée à l'extrémité d'entrée du tube à tourbillon. Cette buse de sortie aboutit à une chambre collectrice commune, de laquelle les gaz purifiés sont conduits à l'orifice d'échappement.
Lorsqu'une masse de gaz tourne comme c'est le cas dans les éléments de séparation sus-mentionnés, les conditions de vitesse et de pression sont les suivantes: la vitesse est minimum à la distance maximum de l'axe de rotation et maximum près de l'axe de rotation, de sorte que le produit de cette vitesse par le rayon est ap- proximativement constant; en même temps, la pression
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est minimum là où la vitesse est maximum, c'est-à-dire près de l'axe du tourbillon. Au voisinage de l'axe du tourbillon, par conséquent, la vitesse est très élevée et la pression très faible.
Dans les appareils connus du type sus-mentionné dans lequel deux ouvertures de sortie de section circulaire sont prévues l'une pour les poussières, à l'une des extrémités de l'appareil, l'autre pour le gaz purifié, à l'autre extrémité, il se produit à chacune de ces ouvertures une aspiration qui ramène du gaz à la fois de la chambre à poussière et de la chambre collectrice aux parties centrales de ces ouvertures.
Ces gaz aspirés n'ont qu'une faible ou aucune vitesse de rotation et doivent recevoir un mouvement de rotation des masses de gaz tournant dans la partie centrale de l'élément séparateur, ce qui absorbe une partie considérable de l'énergie et les vitesses élevées qui auraient autrement été obtenues sont réduites à une fraction. Ceci réduit la force centrifuge s'exerçant dans les parties centrales à une fraction de celle qui s'y exercerait sans cette aspiration et dérange grandement l'action de l'appareil. En même temps, cette aspiration provoque la formation de tourbillons secondaires qui dérangent aussi l'action de l'appareil.
La présente invention a pour objet de perfectionner un appareil du type sus-mentionné en empêchant cette aspiration de gaz s'exerçant de la chambre à poussières ou (et) de la chambre collectrice sur les parties centrales de la masse de gaz tourbillonnant dans l'élément séparateur. Suivant l'invention, on réalise ce résultat, aussi bien en ce qui concerne la chambre à poussières qu'en
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ce qui concerne la chambre collectrice, en recouvrant la partie centrale des ouvertures par lesquelles les poussières et le gaz purifié s'échappent de la chambre de séparation par une paroi, plaque, etc... de telle sorte qu'aucune aspiration ne peut être exercée sur les masses tourbillonnantes de gaz que contient l'élément séparateur.
La disposition de ces plaques aux ouvertures d'échappement de poussière et de gaz purifié est telle qu'elle empêche une aspiration du gaz vers les parties centrales de l'élément séparateur, de telle sorte que, toutes choses égales d'ailleurs, on obtient une vitesse et un effet de l'appareil qui sont un grand multiple de ceux obtenus à l'aide des appareils antérieurs.
Dans le cas d'un appareil composé de plusieurs tubes, il peut arriver que la pression régnant à l'ouverture d'échappement diffère dans les divers tubes en raison de différences mécaniques, d'un dépôt de poussière dans les tubes, etc... Si plusieurs de ces tubes aboutissent à la même chambre à poussière, la différence de pression a pour effet d'expulser le gaz de certains tubes et de ramener du gaz chargé de poussière de la chambre à poussière à d'autres tubes, ceux-ci s'obstruant graduellement. Pour empêcher ceci, il faut avoir soin que la pression régnant dans la chambre à poussière soit plus faible que celle régnant à l'échappement de chaque tube individuel.
On réalise ce résultat en aspirant du gaz de la chambre à poussière et, si les ouvertures d'échappement des tubes reçoivent une faible section, on peut limiter cette aspiration à de faibles quantités de gaz, telles que, par exemple, 2-5% de la quantité totale de gaz traversant l'appareil.
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Si l'appareil n'est composé que d'un seul tube, ou si chaque tube comporte une chambre à poussière sépa- rée, cet enlèvement de gaz par aspiration n'est générale- ment pas nécessaire.
Les plaques qui sont placées dans la chambre à poussière sont disposées de telle sorte qu'il subsiste entre ces plaques et l'élément séparateur un intervalle circulaire par lequel la poussière est amenée à la cham- bre à poussière, alors que la plaque prévue dans la chambre collectrice pour le gaz purifié est de préférence établie et disposée de telle sorte que, dans son passage par la buse d'échappement, le gaz est conduit dans la chambre collectrice en passant entre la plaque et la paroi adja- cente, ce qui convertit efficacement sa vitesse en pres- sion de la même façon que dans un diffuseur.
Comme la vitesse du gaz tournant diminue et que la pression augmente à mesure que la distance de l'axe de rotation augmente, il est avantageux de donner à la plaque située à l'extérieur de l'orifice de sortie du tube central un diamètre relativement grand. Il faut alors régler cet orifice et la plaque de manière à assu- rer une diminution graduelle de la vitesse. Une pièce en forme de colimaçon peut aussi être fixée à l'avant de l'orifice. Outre que cette pièce empêche l'aspiration de l'extérieur à l'intérieur du tube, elle transforme la vitesse en énergie de pression comme dans un diffuseur.
Les plaques suivant l'invention peuvent avanta- geusement être réglables dans la direction axiale. Ceci permet de régler l'appareil pour l'adapter à différentes conditions de travail, par exemple à différentes diffé- rences de pression entre l'admission de gaz non purifié et l'échappement de gaz purifié.
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D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence au cours de la description donnée ci-après de quelques modes de réalisation préférés de cette invention,représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels:
Fig. 1 est une coupe verticale de l'appareil;
Fig. 2 comprend, à droite, une coupe suivant II-II (fig. 1) et, à gauche, une coupe suivant II'-II' (fig. 1).
Dans ce dessin, 1 désigne la chambre d'admission de gaz non purifié, 2 la chambre recueillant le gaz purifié et 3 la chambre recueillant la poussière séparée. 4 désigne le compartiment ou élément séparateur tubulaire qui, à son extrémité gauche, est muni d'un dispositif d'admission composé d'ailettes 5 disposées circulairement, lequel dispositif communique au gaz qui pénètre un mouvement tourbillonnant hélicoldal. Pour faciliter le nettoyage des ailettes directrices 5, ces ailettes sont assujetties au tube 4, qui est placé de façon détachable à l'intérieur d'un tube externe 6 servant uniquement à maintenir le tube interne. A l'extrémité d'entrée du tube séparateur est disposée une buse de sortie centrale 7 qui conduit les gaz purifiés du tube séparateur dans la chambre collectrice 2.
A l'extérieur de la buse de sortie 7 est disposée une plaque circulaire 8 assujettie à l'extrémité d'une barre ou poussoir 9 qui coulisse suivant son axe dans un palier constitué dans la paroi de la chambre collectrice. La plaque 8 peut ainsi être réglée en position par rapport à l'ouverture d'échappement.
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Dans le mode de réalisation selon fig. 1, une plaque analogue 11 est disposée à l'autre extrémité du tube séparateur, cette plaque étant aussi assujettie à l'extrémité d'une barre ou poussoir 12 déplaçable axialement.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: En raison de la différence de pression entre l'admission A et l'échappement B, le gaz de la chambre collectrice est aspiré entre les ailettes 5 et acquiert ainsi un mouvement tourbillonnant rapide, en même temps qu'il se meut longitudinalement à partir de l'extrémité d'admission du tube séparateur, comme indiqué par les flèches a. Le gaz tourbillonnant ainsi le long des parois du tube séparateur forme un tourbillon externe dont les parties internes sont graduellement attirées vers l'axe du tourbillon, comme indiqué par les flèches c. Le gaz ainsi attiré vers le centre conserve son mouvement tourbillonnant, mais il s'établit un mouvement axial de sens opposé, comme indiqué par les flèches b.
A l'intérieur du tube séparateur, il se forme ainsi un tourbillon de gaz interne qui entraîne le gaz vers la buse de sortie 7. Les particules de poussière initialement présentes dans le gaz sont projetées par la force centrifuge contre les parois du tube séparateur et, en raison du mouvement axial du gaz, sont alors entraînées vers celle des extrémités dudit tube qui est opposée à l'extrémité d'entrée.
Dans la construction de fig. 1, les particules de poussière séparées sont entraînées à travers l'intervalle circulaire 12 existant entre la plaque 11 et l'extrémité du tube 4. Dans ce cas, la plaque 11 em-
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pêche le gaz d'être aspiré de la chambre à poussière 3 vers les parties centrales des tubes séparateurs, ce qui se produirait autrement en raison de la pression moindre régnant près de l'axe du tourbillon.
Dans le mode de réalisation selon la fig. 1, une partie du gaz suit la poussière dans son mouvement à travers l'intervalle circulaire 13. Ce gaz s'échappe par l'orifice de sortie D, pendant que la poussière se dépose pour être retirée de l'appareil par l'ouverture de vidange C.
Le tourbillon de gaz qui s'échappe par la buse 7 et pénètre dans la chambre collectrice est contraint par la plaque 8 à se mouvoir radialement et à s'échapper par l'espace circulaire 10. La pression régnant dans cet espace est la même que celle régnant dans la chambre collectrice, alors que la pression régnant près de l'axe du tourbillon est beaucoup plus faible en raison des conditions hydrodynamiques sus-mentionnées.
Les plaques 11 peuvent avantageusement être disposées de telle sorte qu'on puisse les pousser à fond à l'intérieur des tubes 4 jusqu'à ce qu'elles viennent coïncider avec les buses de sortie 7 où elles se comportent à la façon d'obturateurs pour arrêter l'appareil.
En même temps, on peut utiliser ces plaques comme racloirs pour détacher les poussières qui adhèrent à la paroi des tubes.
Il est bien entendu que le dessin est purement schématique et a uniquement pour but de faire comprendre le principe de l'invention.
L'invention comprend en outre un appareil du type dans lequel la masse tourbillonnante de gaz que contient le tube séparateur possède la même direction axiale
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dans sa partie externe et dans sa partie interne et dans lequel les orifices de sortie de poussière et de gaz purifié sont disposés à la même extrémité de l'élément.
- REVENDICATIONS -
1.- Elément séparateur pour séparer des gaz ou vapeurs les particules de poussière ou de liquide qu'ils contiennent, du genre dans lequel un mouvement hélicoïdal tourbillonnant est communiqué au gaz, cet élément étant caractérisé par le fait que la partie centrale de l'élément séparateur est recouverte, à l'une ou chacune des extrémités, par une plaque ou paroi disposée de manière à empêcher la pénétration de gaz dans la partie médiane de l'élément séparateur par une action d'aspiration.