EP1011872A1 - Appareil separateur et epurateur de la pollution d'au moins un melange fluide - Google Patents

Abstract

Appareil (10) séparateur et épurateur de la pollution d'au moins un mélange fluide comportant un rotor (16) présentant un empilage d'au moins deux plaques (18) à ajourages, un organe (14) d'entrée du mélange à traiter situé au dessus du rotor (16), des moyens (22A, 22B) de collecte de la phase lourde situés sous le rotor (16) et un organe (26) d'extraction du mélange traité, situé au-dessus de l'organe d'entrée (14). Le fluide entrant dans l'appareil est animé d'un mouvement hélicoïdal descendant dans l'espace annulaire (20) ménagé entre la périphérie des plaques du rotor et le corps de l'appareil, puis inverse sa trajectoire pour remonter à travers les ajourages des plaques en décrivant un mouvement hélicoïdal ascendant. L'appareil comporte une pluralité de pales (42) qui s'étendent sensiblement longitudinalement au moins au voisinage de la périphérie des plaques (18) et qui sont solidaires du rotor (16) en rotation. Ces pales sont inclinées vers l'arrière par rapport au sens de rotation (R) du rotor.

Description

Appareil séparateur et épurateur de la pollution d'au moins un mélange fluide.

La présente invention concerne un appareil séparateur et épurateur de la pollution d'au moins un mélange fluide, comprenant : - un rotor, monté dans un corps et présentant un empilage d'au moins deux plaques à ajourages s'étendant radialement vers la paroi dudit corps et disposées sensiblement transversalement par rapport à l'axe de rotation du rotor, un espace annulaire subsistant entre la périphérie des plaques et la paroi du corps, ledit rotor coopérant avec des moyens pour générer une chute de pression à la partie supérieure de l'appareil et pour générer un mouvement hélicoïdal ascendant du mélange à traiter dont le sens de rotation est le même que celui du rotor,

- un organe d'entrée du mélange à traiter situé au-dessus du rotor, cet organe comportant une chambre annulaire et une colonne centrale, ladite chambre présentant une extrémité supérieure fermée et une extrémité inférieure ouverte raccordée audit espace annulaire, tandis que la colonne présente des extrémités supérieure et inférieure ouvertes, l'appareil comportant des moyens pour générer, dans l'espace annulaire, un mouvement hélicoïdal descendant de même sens de rotation que ledit mouvement hélicoïdal ascendant,

- des moyens de collecte de la phase lourde situés sous le rotor, et

- un organe d'extraction du mélange traité, raccordé au corps au-dessus de l'organe d'entrée.

Le mélange à traiter est par exemple un mélange gazeux ou liquide pollué par des impuretés solides, liquides ou mixtes.

Un appareil de ce type est connu par le brevet français FR 94 07 057. Du fait de la position de l'organe d'entrée du mélange à traiter entre le rotor et l'organe d'extraction, l'écoulement du fluide dans l'appareil est cyclonique, un mouvement hélicoïdal périphérique descendant étant entretenu dans l'espace annulaire ménagé entre la périphérie des plaques et la paroi du corps, tandis qu'un mouvement hélicoïdal ascendant est ménagé dans la colonne centrale de l'appareil, le fluide passant par les ajourages des plaques du rotor. Le fluide est donc d'abord soumis au mouvement hélicoïdal descendant, dans lequel est réalisée une pré-séparation centrifuge, qui permet de séparer du fluide les particules les plus grosses, puis au mouvement hélicoïdal ascendant dans lequel est réalisée la séparation centrifuge finale.

Dans l'appareil connu, les moyens pour générer le mouvement hélicoïdal descendant comprennent un distributeur hélicoïdal qui présente une pluralité de pales obliques fixes dont l'inclinaison est déterminée de manière à conférer à l'écoulement une vitesse tangentielle adaptée à la vitesse de rotation du rotor et à limiter l'apparition de turbulences dans l'espace annulaire. Cet appareil connu est efficace pour séparer du mélange fluide des particules dont les dimensions sont inférieures à 3 microns.

Le problème est toutefois que, lors du mouvement hélicoïdal descendant dans l'espace annulaire ménagé entre la paroi du corps et la périphérie des plaques du rotor, le fluide a tendance à être freiné par la paroi du corps qui est fixe. Il en résulte que la vitesse tangentielle du fluide dans l'espace annulaire n'est pas homogène sur la largeur de cet espace et que le champ centrifuge qui est créé n'est pas tout à fait aussi élevé qu'on le souhaiterait. Par conséquent, la pré-séparation centrifuge dans l'espace annulaire affecte plutôt de relativement grosses particules qui sont les plus sensibles à l'action de ce champ centrifuge, compte tenu de leurs masses.

De plus, les particules dures, sèches et fines entraînées dans l'espace annulaire par centrifugation ne se déposent que de manière fugace sur la paroi du corps de l'appareil. Le fluide circule à des vitesses tangentielles élevées au voisinage de cette paroi et, même si les moyens pour générer le mouvement hélicoïdal descendant sont performants, il se crée un écoulement turbulent localisé contre la paroi.

Ainsi, lorsque les particules ne se "collent" pas durablement contre la paroi et lorsque ces particules ont des dimensions très faibles (par exemple, diamètre inférieur à un micron) et des masses également faibles, cet écoulement turbulent risque de les remettre en circulation dans le fluide, jusqu'à ce qu'elles sortent de l'espace annulaire pour se retrouver dans le mouvement hélicoïdal ascendant qui règne dans la région centrale du rotor.

Certaines de ces particules risquent donc d'échapper à la séparation. La présente invention se propose d'améliorer l'appareil connu pour augmenter encore l'efficacité de la pré-séparation centrifuge qui est réalisée dans l'espace annulaire et pour éviter autant que possible que les particules situées dans cet espace me soient remises en circulation vers le centre de l'appareil.

Ce but est atteint grâce au fait que l'appareil comporte une pluralité de pales qui s'étendent sensiblement longitudinalement au moins au voisinage de la périphérie des plaques et qui sont solidaires du rotor en rotation et au fait que lesdites pales présentent au moins une partie qui est inclinée par rapport à un rayon passant par l'axe de rotation du rotor de telle sorte que l'extrémité de ladite partie inclinée qui est distante de cet axe se trouve, dans le sens de rotation du rotor, en arrière par rapport à l'extrémité de cette partie inclinée qui est la plus proche dudit axe.

Du fait de l'inclinaison des pales, les particules qui sont situées dans l'espace annulaire et qui, en raison des phénomènes de turbulence, auraient tendance à être remises en mouvement vers l'axe du rotor viennent, au moins pour la plupart d'entre elles, rebondir contre les pales ; elles sont donc à nouveau projetées vers la paroi du corps et tendent à être confinées dans l'espace annulaire jusqu'à ce qu'elles descendent vers les moyens de collecte de la phase lourde.

Seules des particules qui pourraient "se faufiler" entre les pales pourraient être ramenées vers la partie centrale du rotor ; ces particules auraient des trajectoires complexes, dont la probabilité est extrêmement faible. Pour autant, le sens d'inclinaison des pales est tel qu'elles n'empêchent pas les particules soumises aux forces centrifuges de pénétrer dans l'espace annulaire.

De plus, les pales s'étendent au moins au voisinage de la périphérie des plaques, c'est-à-dire au voisinage immédiat de l'espace annulaire ou dans ce dernier. Elles tournent à la même vitesse que le rotor et contraignent le fluide qui, à son entrée dans l'appareil, est sollicité de manière à circuler dans l'espace annulaire, à adopter très rapidement une vitesse de rotation sensiblement égale à celle du rotor. Ainsi, au moins dans la partie de l'espace annulaire immédiatement voisine des pales et au moins sur la hauteur de ces pales, la vitesse tangentielle du mélange fluide est homogène et sensiblement égale à la vitesse tangentielle du rotor. Il en résulte que dès son entrée dans l'espace annulaire, c'est-à-dire immédiatement après son entrée dans l'appareil, le fluide est soumis à un champ centrifuge élevé dont l'action se fait sentir même sur les particules de dimensions relativement faibles.

Avantageusement, au moins certaines des pales présentent une partie d'extrémité qui s'étend dans l'espace annulaire, ce qui favorise en particulier la pré-séparation centrifuge dans cet espace.

Les pales sont avantageusement disposées de telle sorte que, pour chaque paire d'une première pale et d'une deuxième pale, adjacente à la première pale et située derrière elle dans le sens de rotation du rotor, la première pale s'étend vers l'arrière par rapport audit sens de rotation, au moins jusqu'à couper un rayon passant par l'extrémité de la partie inclinée de la deuxième pale qui est la plus proche de l'axe de rotation.

Dans ce cas, les pales sont suffisamment proches les unes des autres, voire en léger recouvrement circonférentiel, pour que l'effet de rebond des particules sur la face amont des pales soit encore renforcé. Toutefois, les pales restent suffisamment écartées pour que les intervalles entre les paies forment des passages permettant aux particules soumises à la centrifugation de pénétrer dans l'espace annulaire.

Avantageusement, certaines pales présentent un prolongement qui s'étend sensiblement radialement par rapport à l'axe de rotation en s'éloignant dudit axe à partir de l'extrémité de la partie inclinée de la pale qui est distante de cet axe de rotation.

Ces paies prolongées intensifient encore l'entraînement en rotation du fluide dans l'espace annulaire. Avantageusement, elles s'étendent sur sensiblement l'intégralité de la largeur radiale de l'espace annulaire ménagé entre la paroi du corps et la périphérie des plaques du rotor. Ainsi, l'entraînement en rotation dû à la présence des pales s'exerce sur pratiquement l'intégralité de ia largeur radiale de l'espace annulaire. En fait, il suffit qu'un faible jeu fonctionnel de l'ordre de quelques millimètres soit ménagé entre les extrémités radiales des pales prolongées et la paroi du corps dans l'espace annulaire.

Avantageusement, les pales sont fixées à la périphérie d'au moins l'une des plaques dudit empilage d'au moins deux plaques.

Cette disposition constitue une manière très simple de solidariser les pales en rotation avec le rotor. Il est avantageux que le mélange fluide soit soumis à l'effet d'entraînement des paies dès son entrée dans l'espace annulaire. Dans cette optique, les pales peuvent s'étendre au moins dans la région de l'espace annulaire immédiatement voisine de l'organe d'entrée du mélange à traiter dans l'appareil, c'est-à-dire immédiatement voisine de l'extrémité inférieure ouverte de la chambre annulaire de cet organe d'entrée. Classiquement, des pales seront au moins fixées aux plaques supérieures du rotor.

Selon une disposition avantageuse, les pales s'étendent sur sensiblement toute la hauteur dudit empilage d'au moins deux plaques.

Cette disposition permet de faire en sorte que l'effet d'entraînement et de séquestration des pales s'exerce sur sensiblement toute la hauteur de l'espace annulaire. Il est même avantageux que les pales s'étendent légèrement plus bas que la plaque inférieure de l'empilage des plaques du rotor ce qui, en entretenant un champ centrifuge élevé même au-delà de la plaque inférieure, accentue la projection et la compaction, sur la paroi du corps, des produits ou des impuretés séparés constituant la phase lourde, même au-delà de la plaque inférieure, c'est-à-dire dans une région qui n'est pas éloignée des moyens de collecte de la phase lourde. Les pales peuvent être en tôle, le prolongement des pales prolongées pouvant éventuellement être perforé, ce qui permet, tout en utilisant des paies prolongées qui s'étendent sensiblement sur toute la largeur de l'espace annulaire, d'éviter que ces paies n'aient pour effet de compartimenter l'espace annulaire en plusieurs secteurs annulaires pratiquement isolés les uns des autres. Les perforations, sans nuire à l'accélération du mélange fluide due aux pales, permettent la circulation de ce mélange entre les différents "compartiments" ménagés entre les pales prolongées. Dans la même optique, il peut être avantageux de doter les pales de bords axiaux dentelés ou ondulés, sans que ceci soit obligatoire, les bords des pales pouvant également être rectilignes.

L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue partielle en coupe radiale, montrant une plaque vue de dessus.

- la figure 3 est une coupe longitudinale partielle selon la ligne lll-lll de la figure 2, - ia figure 4 est une vue analogue à la figure 3, montrant schématiquement une variante,

- la figure 5 est une vue selon la flèche V de la figure 3,

- la figure 6 est une vue de dessus du distributeur hélicoïdal,

- la figure 7 est une vue en coupe développée du distributeur de la figure 6, et

- la figure 8 est une vue partielle en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 2.

La référence générale 10 sur la figure 1 désigne un appareil séparateur et épurateur de la pollution d'au moins un mélange fluide, en particulier un mélange gazeux, selon l'invention. Cet appareil comporte un corps cylindrique fixe 12, un organe 14 d'entrée du mélange fluide dans le corps 12, un rotor 16, qui est monté dans le corps 12 et qui présente un empilage d'au moins deux plaques 18 à ajourages qui s'étendent radialement vers la paroi du corps 12 tout en laissant subsister un espace annulaire 20 entre la périphérie des plaques et ladite paroi.

Dans toute la suite, on considérera que l'axe de l'appareil est vertical et que les moyens de collecte de la phase lourde sont situés vers le bas, ce qui est une disposition généralement avantageuse, qui permet de bénéficier à la fois du champ centrifuge et du champ gravitationnel. De manière connue, le rotor 16 coopère avec des moyens générant une chute de pression à la partie supérieure de l'appareil 10 comprenant par exemple un ventilateur 1 1 d'aspiration. Ce rotor, dont le sens de rotation est indiqué par la flèche R, génère un mouvement hélicoïdal du mélange à traiter dans le même sens de rotation. L'appareil comprend en outre des moyens de collecte de la phase lourde située sous le rotor, qui comprennent par exemple deux goulottes d'extraction 22A et 22B munies chacune d'un moyen d'évacuation forcée 24 isolé de l'extérieur. Une trémie de collecte peut être utilisée en lieu et place des goulottes 22A et 22B. L'appareil comporte encore un organe 26 d'extraction du mélange traité qui est raccordé au corps cylindrique au-dessus de l'organe d'entrée 14, lui-même disposé au-dessus du rotor 16. Le ventilateur 11 est situé dans la région de l'organe d'extraction 26.

Dans l'exemple représenté, on a choisi de disposer le moteur 17 d'entraînement du rotor en rotation en dessous de ce rotor ce qui, du fait de la masse élevée du moteur, favorise la stabilité de l'appareil lorsque celui-ci est disposé verticalement. Le moteur, qui est alimenté par une alimentation 19 électrique ou autre, attaque directement l'arbre 16A du rotor et est disposé dans une chambre 9 isolée du fluide circulant dans l'appareil par un carter 8, par exemple un carter conique allant en s'évasant vers le bas. Le fait que ce carter soit conique permet de guider ia phase lourde, c'est-à-dire les impuretés qui se déposeraient sur sa paroi, vers les goulottes de collecte 22A et 22B. Il faut ici noter que la paroi de fond 7 de l'appareil peut également être conformée de manière à guider les impuretés vers les goulottes de collecte. Les paliers 6 de l'arbre 16A peuvent, selon la masse des plaques, n'être situés que dans la partie inférieure de cet arbre.

L'organe d'entrée 14 présente une chambre annulaire 28 dont l'extrémité supérieure 28A est fermée, tandis que l'extrémité inférieure 28B est ouverte et est raccordée à l'espace annulaire 20. L'organe 14 présente en outre une entrée 30 du mélange à traiter qui débouche dans la chambre annulaire 28. De manière avantageuse, comme le montre la figure 1 , cette entrée 30 peut être réalisée par une volute d'entrée tangentielle.

L'organe 14 présente encore une colonne centrale 32 qui est séparée de la chambre annulaire 28 par une paroi cylindrique ou tronconique 34. La colonne 32 présente une extrémité supérieure 32A ouverte et une extrémité inférieure 32B également ouverte.

L'appareil comporte des moyens pour générer, dans l'espace annulaire 20, un mouvement hélicoïdal descendant de même sens de rotation R que le rotor. La trajectoire du mélange fluide dans l'appareil, sans tenir compte des champs centrifuges, est indiquée par les flèches F. Plus précisément, le mélange fluide entrant dans l'appareil dans le sens E par l'organe d'entrée 14 tourne dans la chambre annulaire 28 et descend dans l'espace annulaire 20 en tourbillonnant, c'est-à-dire qu'il est animé dans cet espace d'un mouvement hélicoïdal descendant. Ensuite, une fois parvenu sous le rotor, le mélange fluide inverse sa trajectoire pour décrire un mouvement hélicoïdal ascendant dans le rotor, passer dans la colonne centrale 32 de l'organe d'entrée 14, puis ressortir par l'organe d'extraction 26 comme l'indique la flèche S.

Les moyens pour générer le mouvement hélicoïdal descendant comprennent un distributeur hélicoïdal 36 disposé dans la partie supérieure de l'espace annulaire 20. Comme on le voit mieux sur les figures 6 et 7, ce distributeur 36 se présente sous la forme d'un élément annulaire fixé sur la paroi du corps cylindrique 12 et comporte une pluralité de lames fixes, obliques et incurvées, désignées par la référence générale 38. A la partie supérieure de la figure 6, la lame oblique 38A s'étend sur la somme des secteurs angulaires a et b. Sur le secteur angulaire b, elle se trouve sous la lame oblique 38B, de sorte que les lames obliques sont disposées en léger recouvrement axial. Le fait de faire passer le mélange fluide tournant dans le sens R entre les lames obliques 38 accélère ce dernier et confère à sa vitesse tangentielle une composante vers le bas. L'inclinaison des lames 38 est calculée de telle sorte que cette vitesse tangentielle de rotation soit adaptée à celle du rotor.

Les moyens pour générer le mouvement hélicoïdal descendant comprennent également des moyens de guidage du mélange fluide dans l'espace annulaire 20 qui comportent une bague fixe 40 disposée entre l'extrémité inférieure de la paroi interne 34 de la chambre annulaire 28 et la périphérie de la plaque supérieure 18A du rotor 16. Le distributeur 36 est placé au niveau de cette bague 40. Les plaques 18 du rotor 16 peuvent être coniques, évasées vers le bas de l'appareil ou, comme dans l'exemple représenté, constituées par des disques radiaux qui, comme on le voit mieux sur la figure 2, comportent des ajourages 58. On peut choisir de munir les bords périphériques de ces plaques de jupes tronconiques évasées vers le bas qui jouent le rôle de déflecteurs. Cette disposition n'est toutefois pas obligatoire comme on le verra dans la suite.

L'appareil comporte une pluralité de pales 42 et 144 qui s'étendent sensiblement longitudinalement dans la région des bords des plaques 18. Ces pales présentent au moins une partie inclinée par rapport aux rayons passant par l'axe A. Elles sont inclinées vers l'arrière par rapport au sens de rotation c'est-à-dire que, comme on le voit sur la figure 2, l'angle α mesuré a partir d'un rayon Ra vers la face amont 42' d'une pale est positif dans le sens tπgonométrique lorsque le rotor tourne dans le sens R des aiguilles d'une montre. Avantageusement, cet angle α est compris entre 25° et 65° et, plus précisément, entre 40° et 50°. Sur la figure 2 sont représentées des pales de deux types. Les pales 42 sont constituées par les parties inclinées Elles sont sensiblement planes, mais peuvent également être concaves ou convexes, ou même légèrement hélicoïdales, comme on le verra dans la suite (figure 5). Les pales 144 présentent, outre la partie inclinée 142, un prolongement 143 qui s'étend sensiblement radialement dans l'espace annulaire 20. Ce prolongement 143 sert a intensifier l'entraînement du fluide en rotation dans l'espace annulaire dès son entrée dans cet espace, de manière a favoriser la pre-separation centrifuge. Il est suffisant que seules quelques pales régulièrement réparties soient équipées de ce prolongement.

Les parties inclinées des pales (42, 142) servent à séquestrer ou confiner les particules dans l'espace annulaire Pour ce faire, il est avantageux que les pales soient proches les unes des autres. Ainsi, si l'on considère la paire de pales 42A et 42B de la figure 2, on constate que ie bord libre 42'A de la pale 42A éloigné de l'axe A s'étend vers l'arrière par rapport au sens de rotation R au moins jusqu'à couper le rayon Rb qui passe par le bord 42'B de la pale 42B qui est le plus proche de l'axe A. On voit même un léger recouvrement circonférentiel, c'est-à-dire que, si l'on trace le rayon Rc passant par le bord 42'A de la pale 42A, on constate que l'angle γ entre les rayons Rb et Rc est avantageusement de l'ordre de 3° à 7°, par exemple 5°.

La figure 2 ne montre que quelques pales 42 et une pale 144. En fait, les pales sont continûment reparties selon la circonférence des plaques du rotor. Par exemple, pour un rotor de 610 mm de diamètre, on pourra prévoir entre 65 et 75 pales, par exemple 72 pales, parmi lesquelles 6 à 10 paies pourront être équipées de prolongements 143 pour former des pales 144.

Comme on le voit sur la figure 2, une particule P expulsée radialement vers l'espace annulaire 20 par centnfugation y pénètre sans difficulté même si elle rebondit sur les pales 42 (trajectoire T). Le nombre de pales et leur inclinaison sont déterminés (avantageusement avec un recouvrement d'angle γ) sans que les pâles soient trop rapprochées, à la fois pour éviter un surcoût et pour éviter de gêner les particules expulsées radialement dans un déplacement centrifuge. L'inclinaison des pales donne à leurs faces amont 42' une composante tangentielle de sorte que, lorsqu'elles entrent en contact avec le fluide circulant dans l'espace annulaire 20, elles lui communiquent une impulsion centrifuge additive qui renforce encore la tendance de ce mélange à ne pas pénétrer entre les plaques du rotor avant d'être parvenu au bas de l'espace annulaire 20. De plus, lors de la rotation du rotor, les faces amont des pales en contact avec le mélange fluide présent dans l'espace annulaire 20 constituent des parois collectrices que certaines particules peuvent venir heurter. Du fait de l'inclinaison des pales, ces particules sont alors déviées vers la paroi du corps 12 de l'appareil. Ceci est plutôt valable pour les particules dont les dimensions sont au moins de l'ordre de 5 μ. L'inclinaison des pales affecte toutefois également les trajectoires des particules plus fines, pour lesquelles les forces mises en jeu sont plutôt des forces de Van Der Waals, aux forces électrostatiques et aux liaisons hydrogène. Ainsi, en combinant la pré-séparation centrifuge réalisée dans l'espace annulaire 20 et la séparation centrifuge réalisée dans la région centrale du rotor, l'appareil est apte à isoler des particules très petites, de dimensions inférieures à 1 μ voire à 0,1 μ.

Dans l'exemple représenté, les pales 42 et 144 s'étendent pour partie à l'intérieur des plaques 18 du rotor et pour partie dans l'espace annulaire 20. Elles sont solidaires du rotor en rotation et sont par exemple directement fixées à la périphérie externe des plaques 18 du rotor. Si des jupes tronconiques équipent les plaques 18, les pales 42 et 144 peuvent être fixées aux jupes, ou ces jupes peuvent être constituées par des tronçons entre lesquels s'étendent les pales. Sur la figure 2, les bords des plaques 18 présentent des encoches

44 en V, ayant un bord 44A incliné par rapport au rayon, sur lequel les pales sont soudées. Bien entendu, d'autres modes de fixation peuvent être prévus.

On remarque que les pales 42 représentées sur la figure 1 s'étendent sensiblement sur toute la hauteur de l'empilage des plaques 18. Elles s'étendent même sensiblement au-delà puisque les extrémités supérieures 41 A des pales 42 se trouvent dans la région supérieure de l'espace annulaire 20, immédiatement en dessous du distributeur 36, et que leurs extrémités inférieures 41 B s'étendent vers le bas, légèrement au-delà de la plaque inférieure 18G, qu'elles dépassent sur une hauteur H.

Les pales 42 sont représentées de manière schématique sur la figure 1 . Elles peuvent être constituées par des tôles s'étendant continûment sur toute leur hauteur. Toutefois, comme le montre la figure 3, les pales 42 ou 144 peuvent comprendre au moins deux tronçons de pales disposés dans le prolongement l'un de l'autre. Plus précisément, la coupe de la figure 3 montre seulement les premières plaques du rotor et une pale 144 qui comprend un premier tronçon de pale 144A fixé à la plaque supérieure 18A du rotor et à la plaque 18B située immédiatement en dessous. La pale 144 comprend un deuxième tronçon de pale 144B qui est fixé à la plaque 18C et à la plaque 18D située immédiatement en dessous.

En choisissant de réaliser les pales 42 ou 144 sous la forme de tronçons de pale fixés seulement à certaines des plaques du rotor, on facilite le montage et le démontage de l'appareil, puisque les éléments du rotor sont montés par groupes de deux ou plusieurs plaques maintenant des tronçons de pales.

On voit sur la figure 3 que les prolongements 143 des pales 144 peuvent être munis d'orifices 45.

La figure 2 montre la plaque 18A du rotor et illustre en traits mixtes les ajourages de la plaque 18B située en dessous. On voit que les ajourages des plaques sont décalés angulairement pour définir une hélicoïde.

Les pales 42 entièrement inclinées s'étendent sur seulement une partie de l'espace annulaire 20 en laissant une marge annulaire relativement conséquente contre la paroi du corps 12.

On constate en revanche sur la figure 3 que les pales 144, avec leurs prolongements 143, peuvent s'étendre sur pratiquement l'intégralité de la largeur radiale Lr de l'espace annulaire 20, seul un jeu fonctionnel j étant alors préservé. Dans la variante de la figure 4, l'appareil comporte une pluralité de couronnes tronconiques fixes 90 disposées les unes au-dessus des autres dans l'espace annulaire 20 ou, plus précisément, dans une partie 21 de ce dernier proche de la paroi du corps 12, les pales 42 ou, surtout, les prolongements 143 des pales 144, s'étendant dans l'autre partie de cet espace. Les couronnes 90 s'ouvrent vers le bas et l'on voit (jeu j'), que leurs extrémités inférieures ne sont pas en contact avec la paroi du corps 12. Par exemple, les couronnes 90 sont fixées aux parties fixes de l'appareil à l'aide de tiges verticales 91 , schématisées en traits mixtes interrompus.

La figure 5 est une vue en bout selon la flèche V de la figure 3 et permet de constater que les pales 42 ou 144 sont également avantageusement inclinées par rapport à la direction de l'axe de rotation du rotor, direction indiquée par la droite D sur cette figure. L'angle β d'inclinaison est faible et est par exemple compris entre 1° et 5°, avantageusement de l'ordre de 1 ,5° à 2°. Les pales sont inclinées vers l'arriére dans le sens allant de leurs extrémités supérieures à leurs extrémités inférieures, par rapport au sens de rotation R. En d'autres termes, les faces amonts 42' des pales sont très légèrement inclinées vers le bas. Cette faible pente générale donne à la partie fluide (gazeuse) du mélange une légère impulsion vers le bas, ce qui l'incite encore davantage a parcourir l'espace annulaire 20 jusqu'au bas de cet espace et donne également une impulsion de choc vers le bas aux particules rencontrées par la pale.

Dans la région de l'appareil située entre le rotor et les moyens de collecte 22A et 22B, de préférence a proximité des extrémités inférieures 42B des pales 42, l'appareil comporte des ailettes obliques 50 qui sont fixées sur la face interne de la paroi du corps de l'appareil par des pattes de fixation 52. Ces ailettes 50 s'étendent radialement vers l'intérieur de l'appareil, leurs extrémités radiales internes étant sensiblement situées au droit de la périphérie externe des plaques 18. Ainsi, les ailettes 50 intéressent seulement la veine de fluide qui sort de l'espace annulaire 20. Elles sont légèrement inclinées par rapport à l'horizontale vers le bas lorsqu'on les considère dans le sens de rotation R. L'angle δ d'inclinaison de ces ailettes par rapport à l'horizontale est de l'ordre de quelques degrés, par exemple compris entre 10 et 20 degrés. L'inclinaison des ailettes est donc suffisamment faible pour qu'elles assurent un redressement partiel de la vitesse tangentielle de la veine de fluide qui entre en contact avec elles. Toutefois, le fluide a tendance à pénétrer sous les ailettes et il en résulte une faible dépression sur la face supérieure de ces dernières qui tend à empêcher une rentrée du gaz vers l'axe de l'appareil avant sa sortie du rotor. Les ailettes 50 sont réparties régulièrement et, selon les dimensions de l'appareil, leur nombre peut varier, par exemple entre 6 et 18.

L'appareil comporte encore un organe intermédiaire 60 qui est situé sous le rotor (sous les ailettes 50 lorsqu'elles sont présentes) et qui comprend une pluralité d'éléments de cylindres concentriques 62. Cet organe intermédiaire est fixe, les cylindres concentriques 62 pouvant être maintenus entre eux par des barres de liaisons ajourées 64, dont les ajours sont suffisamment importants pour éviter qu'elles ne constituent un obstacle à la rotation du fluide dans cette région. Cet organe intermédiaire 60 permet de créer, entre l'espace situé immédiatement sous le rotor 16 et les moyens de collecte 22A et 22B, une zone tampon de tranquillisation.

Dans cette zone, du fait de la conformation cylindrique des éléments 62, on maintient un mouvement tourbillonnaire du fluide qui n'a que peu tendance à s'échapper de l'organe 60. En d'autres termes, l'écoulement du fluide dans cette région n'a pratiquement pas de composante verticale et est non débitant vers le bas. Grâce à ces dispositions, le mélange fluide sortant de l'espace annulaire 20, qui grâce aux moyens précédemment évoqués est effectivement obligé de parcourir cet espace jusqu'à son extrémité inférieure, inverse sa trajectoire avant de parvenir dans la zone des moyens de collecte 22A et 22B. En effet, les impuretés à évacuer s'accumulent dans cette zone et le fait d'éviter que le fluide sortant de l'espace annulaire ne pénètre dans cette zone permet d'empêcher que ce fluide ne se charge à nouveau en particules séparées avant de remonter dans le rotor. En revanche, le mouvement du fluide dans la zone tourbillonnaire 60 n'empêche pas la descente des particules séparées du fluide sous l'effet du champ centrifuge, jusqu'aux moyens de collecte 22A et 22B. Il faut d'ailleurs noter à cet égard que le tourbillon de fluide a tendance à balayer les parois des éléments de cylindres concentriques 62 pour assurer seulement une accumulation temporaire des produits séparés dans cette zone, et favoriser leurs déplacements vers les moyens de collecte 22A et 22B. Les éléments de cylindres 62 peuvent avoir des parois pleines. Toutefois, il peut être souhaitable d'assurer un transfert radial du fluide présent dans cette région entre les compartiments annulaires ménagés entre les éléments de cylindres pour favoriser l'adaptation à la trajectoire du fluide, ce qui est principalement souhaitable dans la région supérieure de l'organe 60 à proximité de laquelle se trouve la zone d'inversion de la trajectoire F du fluide entre les mouvements hélicoïdal descendant et hélicoïdal ascendant. Pour ce faire, ces éléments de cylindres peuvent présenter des ajourages tels que des fentes verticales dont la largeur varie éventuellement sur leur hauteur, ou avoir des bords supérieurs dentelés.

Sur la figure 1 , on a représenté en traits mixtes une chemise externe 70, disposée autour du corps de l'appareil dans la région du rotor, et délimitant une enceinte dans laquelle on peut faire circuler un liquide de refroidissement à l'aide d'une buse d'injection 74 et d'une sortie inférieure

76.

On peut en outre utiliser l'espace annulaire 20 pour y réaliser un lavage de finition du mélange fluide en y injectant un fluide de lavage par des buses 80 régulièrement réparties à son extrémité supérieure. La coupe de la figure 8 passe dans un ajourage 58 de la plaque

18A. Comme on le voit mieux sur la figure 3, les ajourages des plaques ont des bords radiaux, le bord radial amont 58A et le bord radiai aval 58B.

Ces bords radiaux peuvent présenter des ailettes formées par des replis. Ainsi, des ailettes 59A inclinées vers le bas et vers l'arrière par rapport au sens de rotation R peuvent équiper les bords radiaux amont

58A et/ou des ailettes 59B inclinées vers le haut et vers l'avant (parallèles aux ailettes 59A) peuvent équiper les bords radiaux aval 58B.

Ces ailettes servent à guider le fluide lors de sa remontée dans les ajourages du rotor.

Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil (10) séparateur et épurateur de la pollution d'au moins un mélange fluide, comprenant : - un rotor (16), monté dans un corps (12) et présentant un empilage d'au moins deux plaques (18) à ajourages (58) s'étendant radialement vers la paroi dudit corps et disposées sensiblement transversalement par rapport à l'axe de rotation du rotor, un espace annulaire (20) subsistant entre la périphérie des plaques (18) et la paroi du corps (12), ledit rotor (16) coopérant avec des moyens pour générer une chute de pression à la partie supérieure de l'appareil et pour générer un mouvement hélicoïdal ascendant du mélange à traiter dont le sens de rotation (R) est le même que celui du rotor,

- un organe (14) d'entrée du mélange à traiter situé au dessus du rotor (16), cet organe comportant une chambre annulaire (28) et une colonne centrale (32), ladite chambre présentant une extrémité supérieure (28A) fermée et une extrémité inférieure (28B) ouverte raccordée audit espace annulaire (20), tandis que la colonne (32) présente des extrémités supérieure et inférieure ouvertes, l'appareil comportant des moyens (36, 40) pour générer, dans l'espace annulaire (20), un mouvement hélicoïdal descendant de même sens de rotation (R) que ledit mouvement hélicoïdal ascendant,

- des moyens (22A, 22B) de collecte de la phase lourde situés sous le rotor (16), et - un organe (26) d'extraction du mélange traité, raccordé au corps

(12) au dessus de l'organe d'entrée (14), caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de pales (42 ; 144) qui s'étendent sensiblement longitudinalement au moins au voisinage de la périphérie des plaques (18) et qui sont solidaires du rotor (16) en rotation et en ce que lesdites pales (42 ; 142) présentent au moins une partie (42 ; 142) qui est inclinée par rapport à un rayon (Ra) passant par l'axe (A) de rotation du rotor (16) de telle sorte que l'extrémité (42A) de ladite partie inclinée qui est distante de cet axe (A) se trouve, dans le sens de rotation du rotor, en arrière par rapport à l'extrémité de cette partie inclinée qui est la plus proche dudit axe.

2. Appareil selon la revendication 1 , caractérisé en ce que certaines, au moins, des pales (42 ; 144) présentent une partie d'extrémité (42'A ; 143) qui s'étend dans l'espace annulaire (20) subsistant entre la périphérie des plaques (18) et la paroi du corps (12).

3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pales (42 ; 144) sont disposées de telle sorte que, pour chaque paire d'une première pale (42A) et d'une deuxième paie (42B), adjacente à la première pale et située derrière elle dans le sens de rotation (R) du rotor, la première pale (42A) s'étend vers l'arrière (42'A) par rapport audit sens de rotation au moins jusqu'à couper un rayon (Rb) passant par l'extrémité (42'B) de la partie inclinée de la deuxième pale (42B) qui est la plus proche de l'axe de rotation (A).

4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'inclinaison (α) des pales (42 ; 144) par rapport à des rayons passant par ces pales est comprise entre 25° et 65°.

5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que certaines pales (144) présentent un prolongement (143) qui s'étend sensiblement radialement par rapport à l'axe de rotation (A) en s'éloignant dudit axe à partir de l'extrémité de la partie inclinée de la pale considérée qui est distante de cet axe de rotation.

6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les pales (42 ; 144) sont fixées à la périphérie d'au moins l'une des plaques dudit empilage d'au moins deux plaques (18).

7. Appareil selon i'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les pales (42 ; 144) s'étendent sur sensiblement toute la hauteur dudit empilage d'au moins deux plaques (18).

8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque pale (42) comprend au moins deux tronçons de pales (42A, 42B) disposés dans le prolongement l'un de l'autre.

9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un organe intermédiaire (60), situé sous le rotor (16) et comprenant une pluralité d'éléments de cylindres concentriques (62).

10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'ailettes obliques fixes (52), situées au voisinage de l'extrémité inférieure de l'espace annulaire (20) et s'étendant à partir de la paroi du corps vers l'axe de rotation (A) du rotor

(16).

11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de couronnes tronconiques fixes (90), disposées les unes au-dessus des autres dans l'espace annulaire (20).