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.
Centrifugal pneumatic separator
The present invention relates to a centrifugal pneumatic separator, characterized in that it comprises at least two air discharge ducts arranged one inside the other, the walls of the ducts being spaced radially from one of the sides. 'other, and deflector valves arranged in each of the conduits.
The appended drawing represents, by way of example, some embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a vertical sectional view, schematic, of an embodiment.
Fig. 2 is a view in vertical section, taken along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a vertical sectional view of a second embodiment comprising three air discharge openings.
Fig. 4 is a view, in vertical section along the line 4-4 Ide of FIG. 3.
Fig. 5 is a partial view, in vertical section, of the embodiment of the separator, shown in FIGS. 1 and 2, showing in section the annular discharge ducts.
Fig. 6 is a partial view, in vertical section, of the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4.
Fig. 7 is a view, in cross section, taken along line 7-7 of FIG. 5, showing the air exhaust ducts equipped with straight blades.
Fig. 8 is a diagram showing the performance curves of the tangential separator equipped with the air discharge device and equipped with other types of air discharge devices.
In fig. 1 to 6, a tangential pneumatic separator 5 comprises a body 6 of generally cylindrical shape, a tangential inlet 7 of air and material at the upper part, an outlet 8 of material disposed at the bottom and leading to a rotary discharge slide 9 and to a discharge outlet 10. The inlet 7 and the outlet 8 extend over the entire length of the cylindrical body 6 of the separator between the end walls 11 and 12; it is ! the same applies to the discharge spool 9 and the discharge outlet 10.
An air discharge device 13 (fig. 1, 2 and 5) is mounted axially inside the cylindrical body 6 of the separator, between the end walls 11 and 12. This device 13 has two ducts. annular air discharge 14 and 15. The ducts 14 and 15 lead from the interior of the separator to the main air discharge opening 16.
The air discharge device 13 comprises a conical part 17 equipped with a base plate 18, fixed to the end wall 12 of the separator. A second part 19, in the form of a truncated cone, is disposed at a distance Ide from the part 17 around the portion thereof arranged in the vicinity of the apex 21 of the cone.
The part 19 is held in position by curved deflector valves 20 which extend radially from the top 21 of the cone to the rim 22 of the base of the part 19.
A tubular sleeve 23, which constitutes the main air discharge outlet, is fixed to the outer face of the end wall 1 1 by a flange 24, so as to be aligned with the axis of the device 13. A set of curved deflector valves 25 is fixed between the internal face Idu sleeve 23 and an annular sleeve 26. These valves extend axially from the sleeves 23 and 26, towards the interior, in the cylindrical body 6 of the separator 5 and are fixed to the adjacent outer surface of the part 19. An inner sleeve 26 is in axial alignment with the neighboring end, of reduced diameter, of the part 19 and separates the two conduits 14 and 15 from one another at the level of the air discharge opening 16.
In fig. 3, 4 and 6, there is shown an air discharge device 27. The device 27 has three annular ducts 28, 29 and 30, respectively, for the discharge of air. The conduits 28, 29 and 30 go from the interior of the separator to a main air discharge opening 31.
The air discharge device 27 comprises a conical part 32 equipped with a base plate 33 fixed to an end wall 12a of the cylindrical body 6 of the separator. A second part 34, in the form of a truncated cone, surrounds at a distance the major part of the part 32 which extends from the top of the latter. The part 34 is held in position by curved deflector valves 35, which extend axially from! from the top 36 of the conical part 32 to the edge 37 of the base of the part 34. A third part 38, shorter than the part 34, also of frustoconical shape, surrounds at a distance the end of reduced diameter of the part 34.
This part 38 is held in position by deflector valves 39, which extend axially from the end of reduced diameter of the part 38 adjacent to the end wall 11a, up to the rim 40 of the base of the room 38.
The annular sleeve 41, which comprises the main air discharge opening 31 is fixed to the outer end face 11a of the separator, by means of a flange 42. Two coaxial sleeves 43 and 44 respectively are arranged. inside the sleeve 41. The inner sleeve 43 is fixed to the adjacent annular edge of the part 34, while the intermediate sleeve 44 is fixed to the adjacent annular edge of the part 38, so as to delimit, with the outer sleeve 41 , the outer ends of the exhaust ducts 28, 29 and 30.
A set 45 of curved deflector valves is housed between the intermediate sleeve 44 and the outer sleeve 41. The valves extend towards the interior of the separator and come into contact with the adjacent surface of the part 38. The valves 35 and 39 are extended. axially inside the air discharge opening 31 and, in cooperation with the valves 45, support the sleeves 43 and 44 and hold them in position.
A curved deflection partition 47 is fixed between the end walls 11 or 11a and 12 or 12a and extends approximately 1800 around the devices 13 and 27, opposite the normal flow path of the material in the cylindrical body. 6 of the separator.
This curved partition 47 is disposed eccentrically with respect to the axis of the devices 13 and 27, the ends of this partition being designated by 48 and 49 and the end 48 being further away from the axis of the devices 13 and 27 than the end 49. The partition 47 and the adjacent portions of the wall 50 of the body of the separator delimit an external path 51 for air circulation and the partition and the neighboring surfaces of the devices 13 and 27 define an internal path 52 for air circulation. .
The rotary material discharge slide 9 is of a well known type and has blades 53, the outer edges of which are curved at 54, as shown.
During the operation of the separator, the transported material and the air used for transport enter the separator through the inlet 7. The material and air mixture circulates along a path designated by the arrow A, along the internal surface of the wall. 55.
At the outlet 8, the air, which is stopped by the rotary slide valve 9, is diverted along the path 51 of external air circulation, while the material falls into the compartments 56, formed by the blades 53 and is transported. to the discharge port 10.
The air and the light particles, which it can carry with it, circulate along the external path 51 at an increasing speed in the direction of the arrow B.
As the air leaves path 51, formed by partition 47, any lighter particles entrained by the air tend to be thrown into the main stream of material designated by arrow A, while the air follows a narrower path around the devices 13 and 27. A part of this air tends to penetrate into the exhaust ducts 14 and 15 or 28, 29 and 30, as the case may be, opposite the partition 47, the rest of the circulating air along the path 52 and inside the air ducts 14 and 15 or 28, 29 and 30. The air is directed along the paths 51 and 52 and is caused to circulate in the exhaust ducts of air by a vacuum cleaner, not shown, connected to the discharge openings 16 or 31.
As the air intended for transport cannot pass through the drawer 9, it continues on its way, rotating around the axis of the devices 13 and 27, with a small radius of gyration. When the radius of gyration is less than the radius of the partition 47, the air is then separated almost entirely from all the material transported. The separation of the material must be completed if the radius of gyration is equal to that of the exhaust ports 16 and 31. As soon as the air passes at the level of the valves at the inlet of the ducts 14, 15 or 28, 29 and 30, it is directed by the curvature of the valves in a direction parallel to the axis of the devices 13 and 27.
It will be noted that the air, in the vicinity of each exit zone 14 and 15 or 28, 29 and 30 has three components of gyration: a) in a direction tangent to the radius of gira
tion; b) following a direction in the same plane as a
but towards the axis along a radius, due to the
reduction of the radius of gyration; c) in a direction parallel to the axis and towards the
output due to the swirling mass in displacement
cer towards the exit.
The air passing through the valves will have a direction, which is the result of these three directions a, b and c, mentioned above. The profile of the valves is such that their leading edge is substantially parallel to this resultant of the directions.
As the air moves through the valves, its direction is gradually changed by the curvature of the valves until it is parallel to that of the axes of devices 13 and 27. In this way, the total kinetic energy of the moving air is kept to the maximum and the pressure drop is, therefore, very appreciably reduced in the tangential separator, compared to that which occurs in any other type of air discharge previously used in pneumatic separators .
In this practical application, a tangential separator equipped with this new air discharge arrangement is capable of treating a greater quantity of air and requires less pressure. In this respect, we will examine in fig. 8, in which the efficiency of the tangential separator, shown in FIGS. 1 and 2 and equipped with a double air discharge with curved deflectrioes valves (curve D) is compared with that which corresponds to three other known types of air discharge devices.
The efficiency, represented by curve D, is much higher than that corresponding to the other three types of separators and represented by the three curves A, B and C.
By using at least two air discharge ports, as described above, a more uniform discharge of material can be achieved over the entire length of the rotary discharge spool 9. This arrangement effectively divides the separator into more than two sections, with respect to the air handling capabilities of the separator. The quantity of material transported is also divided between the elements defined by the spacing of the inlets of the different air ducts along the entire length of the discharge drawer.
It will be noted that, due to the curvature of the valves, the devices 13 and 27 can be made in the right direction or in the left direction. In fig. 7, the valves are shown straight and parallel to the axis of the device. A device with straight blades can be mounted in the separator and lend itself to either right-hand or left-hand operation. Such an arrangement of straight blades parallel to the axis of the device makes it possible to obtain a reduction in the pressure drop in the separator assembly by using at least two outlet zones, in the manner previously described.
It will be noted that due to the change in direction of the air circulation, from tangential as it was at the entrance to the separating chamber, to axial towards the discharge orifice, the axial circulation in at least two ducts are coaxial and therefore there is little or no turbulence at the discharge point! air from the separator, which produces more efficient operation of the device.