Séparateur centrifuge. Les séparateurs centrifuges du type le plus couramment en usage servant principale ment à séparer les particules de matières bru tes d'un courant d'air dans lequel elles sont en suspension. Un exemple type de cette application est celui d'un broyeur de déchets, dans lequel les éclats, la sciure de bois et les copeaux sont enlevés des machines par aspira tion et transportés par un courant d'air dans un séparateur centrifuge qui retient les ma tières solides et refoule l'air dans l'atmosphère environnante.
Une autre application très importante, niais un peu moins courante, des séparateurs centrifuges consiste dans le classement ou le triage de matériaux à l'état de fine division. Par exemple, pour préparer les poudres de pigments ou les charges de produits analo gues, on fait passer la broche broyée sortant. du broyeur dans un séparateur ou une batte rie de séparateurs, dont la fonction est non seulement de séparer les matières solides du courant d'air, mais encore de ne retenir que la matière solide à l'état de fine division en particules d'une grosseur inférieure à une valeur déterminée.
Par exemple, on peut dé sirer ne retenir de la matière traitée que les particules qui ont une grosseur de moins de 50 microns, en faisant généralement repasser le résidu dans le broyeur et dans le sépara teur pour y subir un nouveau traitement.
L'invention concerne principalement les séparateurs centrifuges de ce dernier type. Quoique les machines qu'on trouve dans le commerce à cet effet fonctionnent d'une ma nière très satisfaisante, une des difficultés auxquelles donne lieu leur fonctionnement est l'impossibilité de recueillir la totalité des fines d'une grosseur inférieure à une valeur don née dans un courant de matières en cours de traitement.
Si, par exemple, on sait que les matières arrivant dans le séparateur contien- nent 60 % de fines, il est important de pou- voir recueillir ces 60 0/0 par un traitement uni que dans le séparateur.
Il est. rarement possi ble à l'heure actuelle de faire fonctionner des séparateurs avec un rendement aussi élevé et il en résulte qu'une grande quantité de la ma tière qui aurait dû être éliminée par le traite ment initial doit subir un nouveau traitement.
Dans le but. de résoudre de facon satisfai sante ce problème du rendement, la présente invention a pour objet un séparateur centri fuge, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de séparation affectée au triage de matériaux en particules solides fines d'avec des particules plus lourdes, cette chambre pré sentant un orifice clé sortie supérieur, un dis tributeur rotatif placé dans la partie centrale de ladite chambre et un couloir d'alimenta tion central desservant ce distributeur qui est agencé de manière à projeter vers l'extérieur la matière à séparer sous l'action de la force centrifuge, une chambre collectrice entourant la.
chambre de séparation, une soufflerie pro duisant un courant d'air apte à entraîner les particules fines de la chambre de séparation dans la chambre collectrice à travers ledit ori- lice de sortie, un sélecteur rotatif placé dans la chambre de séparation et ayant le même axe de rotation que ledit distributeur, ledit sélecteur étant destiné à régler la grosseur des particules fines à trier passant par l'orifice de sortie, au moins un mécanisme à vitesse variable commandant le distributeur et, le sé lecteur et un second mécanisme à vitesse ré glable commandant la soufflerie.
Le dessin ci-joint, donné à titre d'exemple, représente une forme d'exécution de l'objet de l'invention La fig. 1 est une vue en coupe verticale du séparateur centrifuge.
La fig. 2 est une vue en plan du sépara teur de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la fig. 1.
La fig. 1 est une coupe verticale passant par le bord du sélecteur rotatif et le joint qui l'accompagne.
La fig. 5 est une vue en bout du ventila teur qui fait circuler l'air dans le séparateur. La fig. 6 est une vue semblable à la fig. 4 d'une variante.
La fig. 7 est une vue en plan partielle du dispositif de la fig. 6.
La machine représentée fig. 1 comporte une enveloppe extérieure comportant une partie supérieure cylindrique 2 et une partie inférieure conique, 2', et une enveloppe inté rieure comprenant une partie cylindrique 3 et deux troncs de cône 3', 3"; cette enveloppe intérieure est entourée par l'enveloppe exté rieure. Un disque distributeur horizontal 4l, logé au centre de l'enveloppe intérieure, est fixé sur un arbre 5 qui est commandé par l'in termédiaire d'une transmission à pignons co niques 6 par un arbre 3 qui passe dans des paliers appropriés et porte à l'extérieur de l'enveloppe une poulie 10 qui est entraînée par un moteur à vitesse variable.
On introduit les matériaux à traiter, avec un débit déterminé à l'avance, par une trémie 11 et un tube fixe 12, ces matériaux tombant directement sur le plateau distributeur 4 et sortant par le bord périphérique de celui-ci sous l'effet de son mouvement de rotation. Un sélecteur rotatif placé immédiatement au-des sus de ce plateau est supporté par des colon nes 13 et un collier 11 et comporte une pla que de fond 15 (fig. 1, 3 et 1) et une série d'aubes 16 disposées verticalement sur un anneau 35 solidaire de la plaque 15; elles sont fixées à leur extrémité supérieure par une pièce annulaire 17.
Une série de colonnes 18 réunissent les plaques 15 et<B>17</B> et tous ces éléments et les aubes sont soudés ou fixés les uns sur les autres de toute autre manière, de façon à former un ensemble en forme de cage rigide dont l'extrémité supérieure annulaire présente en son centre un orifice de sortie 19, ménagé dans un couvercle 32.
La circulation de l'air nécessaire au fonc tionnement du séparateur est. assurée par une soufflerie 20, montée en dehors des enveloppes et comportant une poulie 21 qui permet de la faire tourner indépendamment du sélecteur rotatif et du disque distributeur 1, de préfé rence au moyen d'une commande à vitesse va riable d'un type quelconque.
Le couvercle 32 des enveloppes extérieure et intérieure pré sente l'orifice de sortie 19 déjà cité et une con duite ou manche à vent 22 fait communiquer cet orifice de sortie avec l'orifice d'aspiration de la soufflerie 20. LTne autre partie 23 de cette conduite relie le refoulement de la souf flerie avec une chambre collectrice C de l'en veloppe extérieure 2 et, de préférence, d6bou- che suivant une direction tanf.;-entielle dans cette chambre, comme le représente la fig. 2.
Lorsque le séparateur fonctionne et qu'on y introduit une matière en fines particules par le tube 12, les particules se répandent. sur le disque distributeur 1 et prennent un mou vement de rotation rapide sous l'effet du mou vement de rotation du disque. Les forces qui prennent naissance dans ces particules provo quent leur mouvement. centrifuge général vers le bord du disque d'où elles sont projetées dans l'espace environnant, c'est-à-dire dans la chambre de séparation S dans laquelle le disque 4 est logé.
Les particules continuent à tourner dans cet espace et les forces centri fuges qui agissent sur elles sont suffisantes pour provoquer une séparation très nette cnstre les grosses et les fines particules, les pre mières s'écoulant le long d'une jupe conique 3' et sortant finalement par l'orifice de sortie 24 des produits lourds, après avoir traversé le tronc de cône collecteur 3". Le bord supé rieur de ce tronc de cône 3", qui est, situé plus haut que le bord inférieur de la partie cylin drique 3 et à l'intérieur de celle-ci, porte des ailettes intérieures 25 dont le rôle sera indi- ctué plus loin.
En raison de l'aspiration créée dans la chambre de séparation par la soufflerie 20, le courant d'air traverse en montant, avec un dé bit réglé, le tourbillon de matières à l'état de fine division en suspension dans la chambre de séparation S, passe de dehors au dedans entre les aubes 16 du sélecteur rotatif, s'élève par l'orifice de sortie 19 et traverse la souf flerie, ainsi qu'il a déjà été dit.
Les fines ainsi entraînées par ce cou rant d'air arrivent animées d'un mou vement hélicoïdal dans la chambre col lectrice<B>C</B> où elles descendent le long de la paroi inclinée ou conique de la par tie 2' de l'enveloppe extérieure et sortent, par l'orifice de sortie 26. Ce cycle de fonctionne ment continue tant que la machine est en marche et qu'on l'alimente avec une matière en particules. L'action du courant d'air est extrêmement sélective, car la masse d'une par ticule qu'un courant d'air d'une vitesse don née peut entraîner est limitée. Par conséquent, lorsque le courant d'air traverse le tourbillon des particules dans la chambre de séparation S, il ne peut saisir et entraîner que celles dont la masse est. inférieure à celle de parti cules d'une grosseur sensiblement fixe pour une sorte donnée de matière.
lia principale fonction du sélecteur 15 consiste à régler la grosseur maximum des particules de la matière solide qui doivent passer par l'orifice de sortie 19, et on peut faire varier cette fonction de sélection en ré glant la vitesse de rotation du sélecteur, ainsi que le débit du courant d'air clans la zone de séparation. Si l'on suppose que les aubes ou ailettes 16 du sélecteur sont séparées par une certaine distance minimum choisie d'avance, par exemple de 6,3) mm, on peut faire varier la grosseur des particules admises par le sélec teur en réglant la vitesse de rotation @ de ce dispositif, la vitesse du courant d'air restant constante.
C'est-à-dire que les fines particules de la matière solide entraînées jusqu'à la pé riphérie rotative du sélecteur par le courant. d'air et qui son assez petites pour passer dans les intervalles entre les aubes, peuvent ou non être admises dans le sélecteur selon la vitesse à laquelle ces aubes tournent. 11 a été démontré que toutes les autres condi tions restant les mêmes, on obtient des fines de grosseur moindre à partir d'une charge donnée en augmentant la vitesse de rotation du sélecteur et inversément. On peut donc trouver la vitesse la plus avanta geuse pour obtenir des particules d'une gros seur maximum à partir d'une charge donnée avec un courant d'air d'une vitesse donnée et un écartement donné entre les aubes.
De plus, le réglage du débit. de l'air exerce tune influence sur les fines recueillies, car un courant d'air violent entraîne un plus grand poids de matière et des particules plus grosses qu'un courant faible. Dans le sépara teur décrit, le débit de l'air peut être réglé en faisant varier la vitesse de la soufflerie 20, ainsi qu'en réglant la position d'un registre 27 monté dans la conduite 22. Une poignée ?7' facilite ce réglage.
En choisissant la vi tesse du courant d'air, l'intervalle entre les aubes 16 et la vitesse de rotation du sélecteur 15, de façon à faire correspondre la valeur de ces éléments dans les meilleures conditions à la grosseur maximum des particules à recueil lir, on peut obtenir un rendement surprenant que, pour autant qu'on puisse le savoir, aucun séparateur connu n'a. été susceptible de réa liser. Parmi les facteurs importants qui con tribuent à l'obtention de ces résultats, il 5- a lieu de mentionner notamment l'indépendance du réglage du débit. de l'air et des vitesses du sélecteur et du distributeur, ainsi que la sou plesse de ces deux réglages.
Lorsqu'on traite des matières cil particules de très faible grosseur, les particules les plus grosses ont une forte tendance à être dérivées du circuit général par l'intervalle très étroit qui doit être nécessairement maintenu entre le sélecteur rotatif et le couvercle 32 de l'en veloppe. Cette dérivation ou fuite est due principalement à l'aspiration qui est main tenue à la sortie du sélecteur rotatif; cet in- eonvénient fâcheux petut être sensiblement supprimé en fixant une plaque annulaire plane 28 (fig. 3 et 4), sur le bord de la pièce annulaire 17, où elle forme en réalité un pro longement de cette plaque et en montant des ailettes radiales 30 sur cette plaque.
Leur mouvement de rotation tend à créer le long du couvercle un courant d'air centrifuge ra dial qui neutralise l'aspiration qui provoque la fuite.
Lorsqu'il s'agit de traiter certaines ma tières en grains ou en poudre dont la grosseur maximum des particules de l'élément à re cueillir n'est pas trop faible, par exemple su périeure à environ 45 microns, on peut obte nir de bons résultats en modifiant le sélecteur rotatif, comme l'indiquent les fig. 6 et 7. Les aubes 16 sont remplacées par des plaques 31 perforées, comme l'indique la fig. 6. Un sélec teur construit de cette manière exerce dans la région périphérique supérieure de la cham bre S une action centriftuge définie sur le cou rant d'air à l'encontre de l'action centripète qui est exercée par le ventilateur 20 quoique cette dernière soit beaucoup plus faible.
A ce point de vue, l'action exercée, lorsqu'on fait usage de ce sélecteur, est tout à fait diffé rente de celle qu'on obtient avec le sélecteur des fig. 1, 3 et 4. Ce dernier sélecteur exerce sur l'air une action centrifuge presque négli geable étant donné que les aubes sont extrê mement étroites, par exemple ont une largeur d'environ 12,7 mm. Le dispositif des fig. 6 et 7 donne d'excellents résultats dans les con ditions précitées, c'est-à-dire lorsque la gros seur des particules à, recueillir n'est pas trop faible; cependant, la forme de construction des fig. 1, 3 et 4 est beaucoup plus efficace lorsque la matière à recueillir contient un pourcentage élevé de particules très fines.
Quoiqu'il ait été dit que les aubes 16 sont très rapprochées, il est bien entendu que leur écartement doit être nécessairement adapté à chaque cas particulier. Si les matériaux à re cueillir sont en grains très fins, par exemple de 10 microns ou plus petits, l'intervalle entre les aubes sera, par exemple dans une machine dont l'enveloppe 2 a un diamètre de 0,91 m, d'environ 3,1 mm. Il peut être plus grand si la vitesse du sélecteur est grande. D'autre part, si la grosseur des particules des fines à recueillir est de 350 microns, l'intervalle entre les aubes sera beaucoup plus grand. Par exemple, dans une machine dont l'enveloppe extérieure 2 a un diamètre de 1,52 m, cet intervalle entre les aubes 31 peut être voisin de 304 mm ou même davantage.
Il est évident, d'après ce qui précède, que l'opérateur ayant choisi la vitesse du sélec teur qui lui semble convenable pour recueillir les matériaux jusqu'à une grosseur détermi née des particules, petit augmenter la vitesse de l'air jusqu'au point. où des particules plus grosses que celles qu'il désire recueillir com mencent à passer. Il obtient à ce moment la capacité maximum de la machine ou recueille la quantité maximum dans les conditions par ticulières existantes à ce moment, notamment pour une vitesse donnée du sélecteur et pour les matières spéciales en traitement. Il peut.
constater que, sans changer la vitesse de l'air, mais en augmentant ou diminuant la vitesse du sélecteur, il peut. augmenter encore cette quantité de fines recueillie, mais cette aug mentation ou cette diminution a pour effet de faire passer dans la chambre collectrice des fines dont les particules sont plus grosses que celles qu'il désire obtenir, et il doit alors ren verser le sens du réglage jusqu'à ce que ce défaut soit. corrigé et. que la totalité des fines recueillies ne soit pratiquement composée que de particules de la grosseur comprise entre les limites voulues.
On peut remarquer ici que le cylindre extérieur de l'enveloppe intérieure 3 se pro longe vers le bas d'une quantité considérable au-dessous des bords supérieurs des ailettes 25, de sorte que dans la chambre extérieure c, dans laquelle est maintenue une grande vi tesse centrifuge, grâce au débouché tangentiel de la conduite 23, et où les fines s'écoulent (le haut en bas le long de la surface intérieure du troue de cône extérieur 2', le brusque chan gement de direction de l'air vers le haut au tour du bord inférieur E de l'enveloppe cy lindrique 3 n'exerce qu'une action négligeable (le déviation sur les matières solides.
Les ailettes 25 entre lesquelles l'air passe aussitôt après avoir dépassé le bord E sont montées dans le sens radial; elles neu tralisent donc sensiblement le tourbillonne ment de l'air et le font pénétrer dans l'extré mité inférieure ouverte de la chambre S du séparateur sans entraîner sensiblement de ma tières solides. En d'autres termes, les fines, encore entraînées par le courant. d'air à son entrée dans la chambre extérieure C, se sépa rent de la fraction de courant d'air qui con tourne le bord E, puis elles tombent au fond du cône 2'.
On remarquera que dans cette forme par ticulière d'exécution, la transmission par pi gnons coniques 6 est. montée dans un carter 6' qui est. supporté par plusieurs entretoises 9 sur le cône intérieur 3', la construction étant suffisamment robuste pour permettre d'adop ter cette disposition. On a constaté que le séparateur décrit per met d'augmenter très notablement le rende ment, dans la pratique courante par comparai son avec celui des séparateurs antérieurs de ce type.
Une des raisons de cette augmentation <B>(le</B> rendement consiste dans la possibilité de choisir pour la soufflerie 20 un type de ven tilateur aspirant, construit spécialement en vue d'assurer un rendement excellent, tandis que dans les séparateurs antérieurs dans les quels le ventilateur principal., non indépen dant, est monté sur le même arbre que le dis que distributeur, le rendement du ventilateur est, habituellement insuffisant.
Cela est dû en partie au tait qu'un ventilateur ainsi monté peut difficilement être profilé et avoir une enveloppe conformée de telle manière que son rendement soit. sensiblement le même que ce- lui d'un ventilateur spécialement construit, avec enveloppe séparée.