L'invention a pour objet un accélérateur pour un fluide comportant des particules de poids différent, les particules devant être séparées les unes des autres en vue de leur enlèvement séparé par leur poids ou en vue de leur combustion complète.
Les procédés connus de séparation des éléments d'un fluide sont, d'un côté, le raffinage similaire à la distillation tel qu'il est appliqué dans raffineries de pétrole et, de l'autre côté, la centrifugation. Chacun de ces deux procédés a pour but de séparer les éléments lourds des éléments légers.
Le raffinage est fort coûteux et, dans certains cas, aussi dangereux en raison de l'utilisation de brûleurs destinés à chauffer le fluide. En plus, les installations de raffinage sont volumineuses, complexes et délicates en ce qui concerne leur fonctionnement.
La centrifugation utilise soit un mécanisme tournant tel que cylindre ou cône tournant, soit un appareil utilisant un vortex libre ou un cyclone. Les mécanismes tournants sont généralement volumineux et coûteux, et ils ne peuvent servir qu'à des usages spécifiques vu que leur vitesse de fonctionnement est très limitée. Les appareils connus utilisant le vortex libre ou cyclones non seulement présentent des constructions entraînant de grandes dépenses, mais aussi leur application est limitée en raison de leur inéfficacité relative pour la séparation de particules très fines. En plus, les appareils connus ne se prêtent pas à l'utilisation comme chambre de combustion d'un fluide.
La présente invention a donc pour but de créer un accélérateur tout aussi bien apte à la séparation économique et rapide des particules d'un fluide qu'à la combustion efficace d'un fluide combustible.
L'accélérateur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il
comprend un conduit hélicoïdal à diamètre progressivement
diminuant composé de plusieurs anneaux adjacents, disposés coaxialement et présentant des surfaces intérieures concaves
dont la distance de l'axe central diminue dans la direction de la périphérie, au moins le premier anneau comportant un orifice
d'admission du fluide sous pression, chaque anneau compor
tant, dans la zone de la plus petite distance de sa surface inté
rieure de l'axe centrale, une partie de surface intérieure
formée en biais de manière à conduire le fluide dans l'anneau
suivant, et le dernier anneau aboutissant dans une chambre
coaxiale au moins approximativement cylindrique ayant un
diamètre plus grand.
Des formes d'exécution de l'accélérateur objet de l'inven
tion seront décrites, à titre d'exemple, en se référant au dessin
sur lequel:
la fig. 1 est une coupe longitudinale d'un accélérateur,
représenté schématiquement,
la fig. 2 est une vue en perspective d'un anneau de l'accélé
rateur selon la fig. 1,
La fig. 3 est une vue en perspective de l'accélérateur
selon la fig. 1, partiellement coupé, avec des détails.
L'accélérateur selon la fig. 1 comprend une chambre d'accé
lération ou de combustion 10 fermée, à l'une de ses extrémités,
par une plaque 11 et communiquant, à son autre extrémité,
par une chambre de recueillement de particules ou seconde
chambre de combustion 12 qui, à son tour, communique avec
un tuyau de décharge 13 qui peut conduire dans l'atmosphère.
La paroi intérieure de la chambre 10 est formée par les
surfaces intérieures de cinq anneaux 14 dont l'un est repré
senté sur la fig. 2. La surface intérieure de chaque anneau 14
définit une partie d'une conduite concave et hélicoïdale 15 qui
s'étend continuellement et à diamètre diminuant continuelle
ment de l'anneau 14 fermé par la plaque 11 jusqu'à l'anneau
adjacent à la chambre 12.
La chambre 12 de forme sensiblement cylindrique est déli
mitée par la surface intérieure d'un anneau 16. Le diamètre maximum de la chambre 12 est plus grand que le diamètre maximum de la chambre 10. Des disques annulaires 17 et 18 à ouvertures en forme de tronc de cône relient la chambre 12 à la chambre 10. Un collier 19 du tuyau 13 relie celui-ci à la chambre 12. Tous les éléments 11, 14 et 16 à 19 sont reliés entre eux coaxialement moyennant des boulons indiqués par les lignes 20 et 21. Lesdits éléments peuvent être fabriqués en matière plastique si les vitesses et températures atteintes des particules sont basses, ou en acier inoxydable, en céramique ou en autre matériau résistant à la chaleur.
Un tuyau d'admission 22 aboutit tangentiellement dans le premier anneau 14 qui se trouve au voisinage de la plaque 11.
Comme on voit sur la fig. 2,1'orifice du tuyau 22 est situé sur la partie du conduit concave et hélicoïdal 15 ayant le plus grand diamètre. Dans le cas de séparation des particules de poids différent du fluide, ce fluide est amené sous pression à travers le tuyau 22. Un orifice 23 situé un peu plus loin sur le conduit 15 (voir notamment fig. 2) et une bougie d'allumage 24 disposée dans la plaque 1 1 sont destinés à la combustion d'un fluide qui sera décrite plus loin.
Afin de conduire le fluide injecté dans le conduit 15 d'un anneau 14 à l'anneau suivant, la surface intérieure de chaque anneau 14 comporte à l'endroit de son plus petit diamètre une partie 25 (fig. 2) moins concave et légèrement en biais. Cette partie 25 dirige le fluide dans le conduit concave de l'anneau voisin.
La fig. 3 montre en perspective les éléments décrits de la fig. 1. En plus, on a représenté sur la fig. 3 trois tuyaux 26, 27 et 28 de soutirage ou prélèvement des particules du fluide de la chambre 12. Deux tuyaux 26 et 27 sont disposés dans l'axe de l'accélérateur décrit tandis que le tuyau 28 y entre dans la chambre 12 par le côté de celle-ci. Moyennant des écrouschapeau 29, les tuyaux 26, 27, 28 peuvent être fixés dans des positions longitudinales différentes afin de soutirer ou prélever des particules à des endroits différents dans la chambre 12. En plus, chaque tuyau 26, 27, 28 est muni d'une soupape 30 destinée à commander le soutirage ou prélèvement des particules.
Lorsque le fluide comportant des particules de poids différent est injecté sous pression dans la chambre 10 à travers le tuyau 22, il suit le conduit concave 15 du premier anneau 14, passe au second anneau 14 qu'il traverse le long de son conduit concave 15, passe au troisième anneau etc. Les voies des conduits concaves devenant, d'anneau en anneau, successivement plus courtes, les particules du fluide sont accélérées à une vitesse de plus en plus grande en raison de leurs orbites de plus en plus rétrécis. Arrivées au bout du dernier anneau 14, les particules du fluide sont expulsées dans la chambre 12 à une très haute vitesse. Dans la chambre 12, les particules continuent à tourner et circuler très rapidement sur des orbites individuelles déterminées par le poids des particules.
Moyennant des tuyaux de prélèvement 26, 27, 28, il est donc possible de soutirer des particules d'un poids spécifique en plaçant l'orifice du tuyau à l'endroit de l'orbite des particules du poids considéré.
Un moyen alternatif de soutirage ou prélèvement des particules de la chambre peut comprendre une paroi non représentée qui est disposée à la place du collier 19 et du tuyau 13, fig. 1. Cette paroi présentera des creux circulaires concentriques dans lesquels aboutissent des tuyaux fixés contre l'extérieur de cette paroi. Moyennant cette paroi et ces tuyaux, il sera possible de soutirer simultanément des particules de poids différent.
Parmi les utilisations nombreuses de l'accélérateur décrit figurent la séparation d'eau fraîche de l'eau salée, la séparation des divers éléments de l'eau salée, ainsi que la séparation des divers éléments du pétrole dans l'industrie chimique et pétrolière. Le présent accélérateur permet également le traitement de gaz d'échappement par séparation et simplifie ainsi la lutte contre la pollution de l'air.
Le présent accélérateur peut aussi servir à la combustion complète d'un fluide combustible. Dans ce cas, aucun tuyau de soutirage ou prélèvement 26, 27, 28 ne sera installé (fig. 3).
Par contre, on utilisera la bougie d'allumage 24 (fig. 1, 3) et, éventuellement, une bougie d'allumage supplémentaire 31 (fig. 3) disposée dans la chambre 12.
A travers le tuyau 22 on admettra de l'air comprimé dans la chambre 11, tandis que par l'orifice 23 (fig. 1, 2) on injectera le fluide combustible sur le conduit concave 15. L'air comprimé se mélange avec le fluide, le mélange étant allumé par la bougie d'allumage 24. Le procès de combustion ainsi provoqué produit de la chaleur et des gaz de combustion ce qui augmente la pression de gaz dans la chambre 10. La vitesse du gaz qui suit le conduit concave 15 d'un anneau 14 au suivant en raison de la pression de l'air admis à travers le tuyau 22 est augmentée sensiblement par la pression de gaz augmentée. Le fait que le diamètre du conduit concave 15 diminue dans la direction du courant des gaz augmente encore la vitesse du courant qui peut atteindre des valeurs supersoniques.
A la suite du courant en forme de cyclone des gaz allumés dans la chambre 10, les molécules ou particules des gaz sont exposées à des forces centrifuges énormes de sorte que la pression de gaz sera bien plus haute au voisinage des surfaces intérieurs de la chambre 10 qu'au voisinage de son axe longitudinal. Par conséquent, la chaleur produite par la combustion sera concentrée le long des surfaces périphériques de la chambre 10 où l'on retrouve les particules de poids élevé des gaz. Le fait que les particules de poids élevé se trouvent toujours dans la zone de température élevée facilite la décomposition de ces particules et provoque une combustion complète. En plus, le fait que la zone à température élevée se trouve à la périphérie de la chambre 10 facilite la transmission de la chaleur produite dans la chambre 10 vers l'extérieur, si cela est désiré.
Le courant de gaz passe de la chambre 10 dans la chambre
12 (fig. 1) où les gaz chauds de combustion et/ou les gaz toujours brûlants continuent à tourner et transmettent ainsi de la chaleur avant que les produits de la combustion soient déchargés à travers le tuyau 13. Si cela est nécessaire, la bougie supplémentaire d'allumage 31 peut allumer des gaz non encore enflammés.
REVENDICATION I
Accélérateur pour un fluide comportant des particules de poids différent, les particules devant être séparées les unes des autres en vue de leur enlèvement séparé par leur poids ou en vue de leur combustion complète, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit hélicoïdal à diamètre progressivement diminuant composé de plusieurs anneaux adjacents, disposés coaxialement et présentant des surfaces intérieures concaves dont la distance de l'axe central diminue dans la direction de la périphérie, au moins le premier anneau comportant un orifice d'admission du fluide sous pression, chaque anneau comportant, dans la zone de la plus petite distance de sa surface intérieure de l'axe centrale, une partie de surface intérieure formée en biais de manière à conduire le fluide dans l'anneau suivant,
et le dernier anneau aboutissant dans une chambre coaxiale au moins approximativement cylindrique ayant un diamètre plus grand.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Accélérateur selon la revendication I, caractérisé en ce que l'orifice d'admission du fluide sous pression est disposé tangentiellement par rapport au premier anneau.
2. Accélérateur selon la revendication I, caractérisé en ce que la chambre cylindrique est munie d'au moins un tuyau de soutirage des particules pénétrant dans la chambre cylindrique.
3. Accélérateur selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le tuyau ou chaque tuyau de soutirage des particules est agencé de manière à être déplacé le long de son axe longitudinal.
4. Accélérateur selon la revendication I, caractérisé en ce que la chambre cylindrique comporte une paroi de fond présentant des creux circulaires concentriques, munis de tuyaux de soutirage des particules.
5. Accélérateur selon la revendication I, en ce qu'au moins le premier anneau est muni d'une bougie d'allumage destinée à déclencher la combustion du fluide entrant dans le premier anneau par l'orifice d'admission.
6. Accélérateur selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que la chambre cylindrique comporte une bougie supplémentaire d'allumage.
7. Accélérateur selon l'une des sous-revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que la face de la chambre cylindrique opposée à la face de la chambre cylindrique opposée à la face par laquelle le dernier anneau aboutit dans la chambre cylindrique communique avec un dispositif de décharge.
REVENDICATION II
Utilisation de l'accélérateur selon la revendication I dans une turbine à réaction.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
The subject of the invention is an accelerator for a fluid comprising particles of different weight, the particles having to be separated from one another with a view to their removal, separated by their weight, or with a view to their complete combustion.
The known processes for separating the elements of a fluid are, on the one hand, refining similar to distillation as applied in petroleum refineries and, on the other hand, centrifugation. Each of these two methods aims to separate the heavy elements from the light elements.
Refining is very expensive and, in some cases, also dangerous due to the use of burners intended to heat the fluid. In addition, refining facilities are bulky, complex and delicate in terms of their operation.
Centrifugation uses either a rotating mechanism such as a rotating cylinder or cone, or an apparatus using a free vortex or cyclone. The rotating mechanisms are generally bulky and expensive, and they can only be used for specific uses since their operating speed is very limited. The known apparatuses using the free vortex or cyclones not only present constructions involving great expenditure, but also their application is limited due to their relative inefficiency for the separation of very fine particles. In addition, the known devices do not lend themselves to use as a combustion chamber of a fluid.
The object of the present invention is therefore to create an accelerator which is equally suitable for the economical and rapid separation of particles from a fluid as for the efficient combustion of a combustible fluid.
The accelerator according to the invention is characterized in that it
includes a helical duct with gradually diameter
decreasing composed of several adjacent rings arranged coaxially and having concave interior surfaces
whose distance from the central axis decreases in the direction of the periphery, at least the first ring having an orifice
inlet of the pressurized fluid, each ring has
so much, in the area of the smallest distance from its internal surface
greater than the central axis, part of the inner surface
formed at an angle so as to conduct the fluid in the ring
next, and the last ring ending in a chamber
coaxial at least approximately cylindrical having a
larger diameter.
Embodiments of the accelerator object of the invention
tion will be described, by way of example, with reference to the drawing
on which:
fig. 1 is a longitudinal section of an accelerator,
schematically represented,
fig. 2 is a perspective view of an accelerated ring
rator according to fig. 1,
Fig. 3 is a perspective view of the accelerator
according to fig. 1, partially cut, with details.
The accelerator according to fig. 1 includes an access room
leration or combustion 10 closed, at one of its ends,
by a plate 11 and communicating, at its other end,
by a particle collection chamber or second
combustion chamber 12 which in turn communicates with
a discharge pipe 13 which can lead into the atmosphere.
The inner wall of chamber 10 is formed by the
interior surfaces of five rings 14 of which one is represented
felt in fig. 2. The inner surface of each ring 14
defines a part of a concave and helical pipe 15 which
expanding continuously and continuously decreasing in diameter
ment of the ring 14 closed by the plate 11 to the ring
adjacent to bedroom 12.
The chamber 12 of substantially cylindrical shape is deli
mitered by the inner surface of a ring 16. The maximum diameter of the chamber 12 is greater than the maximum diameter of the chamber 10. Annular discs 17 and 18 with openings in the form of a truncated cone connect the chamber 12 to the chamber 10. A collar 19 of the pipe 13 connects the latter to the chamber 12. All the elements 11, 14 and 16 to 19 are connected to each other coaxially by means of bolts indicated by the lines 20 and 21. Said elements can be manufactured in plastic if the particle speeds and temperatures reached are low, or stainless steel, ceramic or other heat resistant material.
An inlet pipe 22 ends tangentially in the first ring 14 which is located in the vicinity of the plate 11.
As seen in fig. 2.1 The orifice of the pipe 22 is located on the part of the concave and helical duct 15 having the largest diameter. In the case of separation of particles of different weight from the fluid, this fluid is brought under pressure through the pipe 22. An orifice 23 located a little further on the pipe 15 (see in particular fig. 2) and a spark plug 24 disposed in the plate 11 are intended for the combustion of a fluid which will be described later.
In order to conduct the fluid injected into the conduit 15 from one ring 14 to the next ring, the inner surface of each ring 14 comprises at the location of its smallest diameter a part 25 (fig. 2) less concave and slightly slantwise. This part 25 directs the fluid into the concave duct of the neighboring ring.
Fig. 3 shows in perspective the elements described in FIG. 1. In addition, there is shown in FIG. 3 three pipes 26, 27 and 28 for withdrawing or removing particles from the fluid from the chamber 12. Two pipes 26 and 27 are arranged in the axis of the accelerator described while the pipe 28 enters there into the chamber 12 through the next to it. By means of cap nuts 29, the pipes 26, 27, 28 can be fixed in different longitudinal positions in order to withdraw or collect particles at different places in the chamber 12. In addition, each pipe 26, 27, 28 is provided with a valve 30 intended to control the withdrawal or withdrawal of the particles.
When the fluid comprising particles of different weight is injected under pressure into the chamber 10 through the pipe 22, it follows the concave duct 15 of the first ring 14, passes to the second ring 14 which it passes through along its concave duct 15 , go to the third ring etc. As the paths of the concave conduits become, from ring to ring, successively shorter, the particles of the fluid are accelerated at an increasing speed due to their increasingly narrowed orbits. Arrived at the end of the last ring 14, the particles of the fluid are expelled into the chamber 12 at a very high speed. In chamber 12, the particles continue to rotate and circulate very rapidly in individual orbits determined by the weight of the particles.
By means of sampling pipes 26, 27, 28, it is therefore possible to withdraw particles of a specific weight by placing the orifice of the pipe at the location of the orbit of the particles of the weight considered.
An alternative means of withdrawing or withdrawing particles from the chamber may comprise a wall, not shown, which is arranged in place of the collar 19 and of the pipe 13, FIG. 1. This wall will have concentric circular hollows in which pipes fixed against the outside of this wall end. By means of this wall and these pipes, it will be possible to simultaneously withdraw particles of different weight.
Among the many uses of the described accelerator are the separation of fresh water from salt water, the separation of the various elements of salt water, as well as the separation of the various elements of petroleum in the chemical and petroleum industry. The present accelerator also allows the treatment of exhaust gas by separation and thus simplifies the fight against air pollution.
The present accelerator can also be used for the complete combustion of a combustible fluid. In this case, no withdrawal or sampling pipe 26, 27, 28 will be installed (fig. 3).
On the other hand, we will use the spark plug 24 (fig. 1, 3) and, possibly, an additional spark plug 31 (fig. 3) placed in the chamber 12.
Compressed air will be admitted through the pipe 22 into the chamber 11, while through the orifice 23 (fig. 1, 2) the combustible fluid will be injected into the concave duct 15. The compressed air mixes with the fuel. fluid, the mixture being ignited by the spark plug 24. The combustion process thus provoked produces heat and combustion gases which increases the gas pressure in the chamber 10. The speed of the gas which follows the concave duct 15 from one ring 14 to the next due to the pressure of the air admitted through the pipe 22 is increased substantially by the increased gas pressure. The fact that the diameter of the concave duct 15 decreases in the direction of the gas flow further increases the speed of the flow which can reach supersonic values.
As a result of the cyclone-shaped current of ignited gases in chamber 10, molecules or particles of the gases are exposed to tremendous centrifugal forces so that the gas pressure will be much higher in the vicinity of the interior surfaces of chamber 10. than in the vicinity of its longitudinal axis. Therefore, the heat produced by the combustion will be concentrated along the peripheral surfaces of the chamber 10 where the high weight particles of the gases are found. The fact that the high weight particles are always in the high temperature zone facilitates the decomposition of these particles and causes complete combustion. In addition, the fact that the high temperature zone is at the periphery of the chamber 10 facilitates the transmission of the heat produced in the chamber 10 to the exterior, if this is desired.
The gas flow passes from chamber 10 to chamber
12 (fig. 1) where the hot combustion gases and / or the still hot gases continue to rotate and thus transmit heat before the combustion products are discharged through the pipe 13. If necessary, the spark plug additional ignition 31 can ignite gases not yet ignited.
CLAIM I
Accelerator for a fluid comprising particles of different weight, the particles having to be separated from each other with a view to their removal separated by their weight or with a view to their complete combustion, characterized in that it comprises a helical duct of progressively diameter decreasing composed of several adjacent rings, arranged coaxially and having concave interior surfaces whose distance from the central axis decreases in the direction of the periphery, at least the first ring having an inlet of the pressurized fluid, each ring comprising , in the area of the smallest distance of its inner surface from the central axis, an inner surface part formed at an angle so as to conduct the fluid in the next ring,
and the last ring terminating in an at least approximately cylindrical coaxial chamber having a larger diameter.
SUB-CLAIMS
1. Accelerator according to claim I, characterized in that the pressurized fluid inlet orifice is disposed tangentially with respect to the first ring.
2. Accelerator according to claim I, characterized in that the cylindrical chamber is provided with at least one withdrawal pipe for particles entering the cylindrical chamber.
3. Accelerator according to sub-claim 2, characterized in that the pipe or each pipe for withdrawing the particles is arranged so as to be moved along its longitudinal axis.
4. Accelerator according to claim I, characterized in that the cylindrical chamber comprises a bottom wall having concentric circular hollows, provided with pipes for withdrawing the particles.
5. Accelerator according to claim I, in that at least the first ring is provided with an ignition plug intended to trigger the combustion of the fluid entering the first ring through the inlet port.
6. Accelerator according to sub-claim 5, characterized in that the cylindrical chamber comprises an additional spark plug.
7. Accelerator according to one of sub-claims 5 or 6, characterized in that the face of the cylindrical chamber opposite to the face of the cylindrical chamber opposite to the face through which the last ring ends in the cylindrical chamber communicates with a discharge device.
CLAIM II
Use of the accelerator according to claim I in a reaction turbine.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.