FR2544626A1 - Separator for purifying fluid media by ridding them of foreign microparticles - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte aux dispositifs d'épuration des milieux fluides, et a notamment pour objet un séparateur servant à débarrasser les milieux fluides des microparticules étrangères. L'invention peut trouver des applications notamment dans les indus tries chimique, alimentaire, dans les constructions méca- niques, dans les industries énergétique, pharmaceutique et dans d'autres branches de l1îndustrie, de préférence pour une épuration fine et poussée des milieux liquides et gazeux visait à les débarrasser des microparticules étrangères, la fraction massique de ces microparticules étrangères étant de 10-5 à de 10-8 et leurs dimensions étant d'environ 0,1 à 10 m et moins. The present invention relates to devices for purifying fluid media, and in particular relates to a separator for ridding fluid media of foreign microparticles. The invention can find applications in particular in the chemical, food industries, in mechanical constructions, in the energy, pharmaceutical industries and in other branches of industry, preferably for a fine and thorough purification of the liquid and gaseous aimed to rid them of foreign microparticles, the mass fraction of these foreign microparticles being from 10-5 to 10-8 and their dimensions being about 0.1 to 10 m and less.
On connaît divers dispositifs d'épuration des mi lieux fluides dans lesquels la séparation des micropara ticules du milieu fluide est effectuée à l'aide d'un champ magnétique ou électrique agissant sur les micro particules présentes dans le milieu fluide Par exemple, dans le certificat d'auteur soviétique n 698658 publié le 25.11.1979, il est décrit un séparateur servant à l'épuration des milieux fluides, consistant à en éliminer les microparticules étrangères. Ce dispositif comporte un corps cylindrique, une cloison disposée dans ce corps et le divisant en deux chambres de section segmentaire, dont l'une est remplie d'un garnissage filtrant ferromagnétique, tandis que l'autre est vide. A 19extérieur9 le corps est embrassé par un solénoïde disposé concentriquement par rapport au corps et constituant un système magnétique engendrant un champ magnétique dans la zone où se situe le corps A l'une des extrémités du corps, à la partie inférieure du dispositif, il y a un réservoir mettant les chambres en communication entre elles, tandis qu'à l'autre extrémité du corps, à sa partie supérieure, se situent des tubulures d'amenée et d'évacuation du milieu fluide Le milieu fluide, en passant d'abord par la chambre vide, est soumis préalablement à l'action du champ magnétique et les particules de matériau ferromagnétique présentes dans ce milieu acquièrent ta une aptitude à grossir. Le phénomène de grossissement des particules commence dans la chambre vide et se poursuit dans le réservoir réunis- sant les deux chambres. Various devices for purifying fluid environments are known in which the separation of the microparticles from the fluid medium is carried out using a magnetic or electric field acting on the microparticles present in the fluid medium. For example, in the certificate Soviet author n 698658 published on November 25, 1979, there is described a separator used for the purification of fluid media, consisting in eliminating foreign microparticles. This device comprises a cylindrical body, a partition disposed in this body and dividing it into two chambers of segmented section, one of which is filled with a ferromagnetic filter lining, while the other is empty. Outside 19 the body is embraced by a solenoid arranged concentrically with the body and constituting a magnetic system generating a magnetic field in the area where the body is located. At one end of the body, at the bottom of the device, there has a reservoir putting the chambers in communication with each other, while at the other end of the body, at its upper part, there are pipes for supplying and discharging the fluid medium The fluid medium, first passing through the empty chamber, is subjected beforehand to the action of the magnetic field and the particles of ferromagnetic material present in this medium acquire an ability to magnify. The particle enlargement phenomenon begins in the empty chamber and continues in the reservoir uniting the two chambers.
Puis le milieu fluides en passant par la chambre à garnissage ferromagnétique, est débarrassé des particules ferromagnétiques. Then the fluid medium passing through the ferromagnetic packed chamber, is freed from the ferromagnetic particles.
En même temps, les milieux fluides comportent également des particules non ferromagnétiques, électriquement chargées, que le dispositif considéré ne capte pratique- ment pas (le captage ne peut se produire qu'en cas d'en- tratnement éventuel par les particules ferromagnétiques). At the same time, the fluid media also include non-ferromagnetic, electrically charged particles, which the device considered practically does not pick up (the capture can only occur in the event of possible entrainment by the ferromagnetic particles).
L'inrqention vise donc un dispositif possédantun moyer d'épuration des milieux fluides qui pourrait les débarrasser an meme temps des particules électriquement chargées, ce qui permettrait d'élever le niveau de l'épuration du milieu fluide et d'améliorer sa qualité. The invention therefore relates to a device having a means for purifying fluid media which could rid them at the same time of electrically charged particles, which would make it possible to raise the level of purification of the fluid medium and to improve its quality.
La solution à ce problème consiste en ce que, dans le séparateur servant à l'épuration des milieu:'- fluides par élimination de microparticules étrangères, comportant un corps, une cloison disposée dans ledit corps et le divisant en deux chambres, dont l'une est remplie d'un garnissage filtrant ferromagnétique, un système magnétique engendrant un champ magnétique dans la zone où se situe le corps, un réservoir mettant les chambres en communication entre elles et monté à l'une des extrémités du corps, ledit séparateur étant, selon l'invention, caractérisé en ce que sa deuxième chambre est remplie d'un garnissage filtrant ferro-électrique. The solution to this problem consists in that, in the separator used for the purification of the medium: '- fluids by elimination of foreign microparticles, comprising a body, a partition arranged in said body and dividing it into two chambers, the one is filled with a ferromagnetic filter lining, a magnetic system generating a magnetic field in the zone where the body is located, a reservoir putting the chambers in communication with each other and mounted at one of the ends of the body, said separator being, according to the invention, characterized in that its second chamber is filled with a ferroelectric filtering lining.
En cas où le garnissage ferro-électrique n'est pas susceptible de polarisation spontanée, il est utile de doter la deuxième chambre d'électrodes. If the ferroelectric lining is not susceptible to spontaneous polarization, it is useful to provide the second chamber with electrodes.
Pour augmenter l'influence du champ magnétique sur les particules ferromagnétiques, il est avantageux que la chambre à garnissage ferro-électrîque comporte additionnellement des éléments de garnissage ferromagnétique. To increase the influence of the magnetic field on the ferromagnetic particles, it is advantageous that the ferroelectric packing chamber additionally includes ferromagnetic packing elements.
Pour permettre de réduire à un minimum la durée d'application de la tension aux électrodes, le garnissage ferro-électrique peut strie constitué par un électret. To allow the duration of application of the voltage to the electrodes to be reduced to a minimum, the ferroelectric lining may consist of an electret.
Loavantage d'un tel séparateur réside dans le fait que, la deuxième chambre étant remplie d'un garnis sage filtrant ferro électriqueg grâce à l'aptitude du matériau ferro-électrique à se polariser en acquérant une perméabilité diélectrique relative élevée, il se crée entre les éléments de ce garnissage un champ électrique de haute intensité et fortement hétérogène favorisant le captage des particules électriquement chargées présentes dans le milieu fluide lors de son passage par le garnissage ferro-électrique. The advantage of such a separator resides in the fact that, the second chamber being filled with a wise filtering ferroelectric filterg thanks to the ability of the ferroelectric material to polarize while acquiring a high relative dielectric permeability, it is created between the elements of this lining a high intensity and highly heterogeneous electric field favoring the capture of electrically charged particles present in the fluid medium during its passage through the ferroelectric lining.
De cette façon, de pair avec l'élimination des particules ferromagnétîques du milieu fluide dans le garnissage ferromagnétique, une élimination des particules électriquement chargées à lieu dans le garnissage ferroélectrique, ce qui rend plus complète l'épuration générale du fluide et améliore sa qualité. In this way, along with the elimination of the ferromagnetic particles from the fluid medium in the ferromagnetic lining, an elimination of the electrically charged particles takes place in the ferroelectric lining, which makes the general purification of the fluid more complete and improves its quality.
Cet avantage est aussi obtenu grâce aux électrodes dont est muni le garnissage ferro-électrique. La solution technique considérée est surtout utile en cas où le garnis- sage ferro-électrique ne possède pas de polarisation spontanée. Les électrodes assurent la commande du fonctionnement du garnissage ferro-électrique, ce qui veut dire que, grise à leur intervention, il se produit une polarisation de valeur nécessaire du garnissage ferro-électrique et qu'il devient possible de modifier le degré de polari- sation en fonction aes propriétés du milieu fluide et des microparticules étrangères présentes dans celui-ci. This advantage is also obtained thanks to the electrodes with which the ferroelectric lining is provided. The technical solution considered is especially useful in cases where the ferroelectric lining does not have spontaneous polarization. The electrodes ensure the control of the operation of the ferroelectric lining, which means that, gray with their intervention, a polarization of necessary value of the ferroelectric lining occurs and that it becomes possible to modify the degree of polari- depending on the properties of the fluid medium and of the foreign microparticles present therein.
Les électrodes ont aussi pour fonction de dépolariser périodiquement le garnissage pour effectuer sa régenéra- tion efficace consistant à en éliminer les particules captées. Dans ces conditions, les temps morts du séparateur diminuent et les cycles de filtration augmentent.The electrodes also have the function of periodically depolarizing the lining in order to effect its effective regeneration consisting in eliminating the particles collected therefrom. Under these conditions, the dead times of the separator decrease and the filtration cycles increase.
L'un des avantages du séparateur conforme à l'invention réside dans le fait que la chambre à garnissage ferro-électrique comporte additionnellement des éléments de garnissage ferromagnétique. Grâce à la présence de ces éléments, le champ magnétique dans le canal où ils se trouvent devient plus intense De cette façon, la préma- gnétisation des particules ferromagnétiques augmente, ainsi, par conséquent, que leur grossissement avant qu'elles n'arrivent au garnissage ferromagnétique. Cela aussi conduit à l'amélioration de l'épuration du milieu fluide et de sa qualité. One of the advantages of the separator according to the invention lies in the fact that the ferroelectric lining chamber additionally comprises ferromagnetic lining elements. Thanks to the presence of these elements, the magnetic field in the channel where they are found becomes more intense In this way, the premagnetization of the ferromagnetic particles increases, thus, consequently, that their magnification before they reach the ferromagnetic packing. This also leads to the improvement of the purification of the fluid medium and of its quality.
En utilisant un garnissage ferro-électrique du type électret, on évite la nécessité de brancher en permanence les électrodes à une source de tension. Il suffit de les y brancher pour une courte durée dans le but d'effectuer la dépolarisation périodique de l'électret (lors de la régénération) et sa polarisation périodique (après regé- nération, avant la mise en marche du dispositif). By using a ferroelectric packing of the electret type, the need to permanently connect the electrodes to a voltage source is avoided. It is sufficient to connect them there for a short period of time in order to effect the periodic depolarization of the electret (during regeneration) and its periodic polarization (after regeneration, before the device is switched on).
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatif s, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente une vue générale, en coupe longitudinale, d'un séparateur pour l'épuration de milieux fluides conforme à l'invention, possédant des chambres de section segmentaire et doté d'un système magnétisant électromagnétique (sous la forme d'un solé- noïde);;
- la figure 2 est une coupe suivant II-II du séparateur montré sur la figure 1s
- la figure 3 illustre le meme séparateur que sur la figure 1, mais avec des chambres coaxiales et une électrode placée dans la chambre intérieure;
- la figure 4 est une coupe suivant IV-IV du sépa- rateur montré sur la figure 3;
- la figure 5 est une vue générale d'un séparateur comportant des chambres tubulaires, des électrodes radia- les et un système magnétisant comprenant des circuits magnétiques et des sources d'excitation de champ magné tique;
- la figure 6 est une coupe suivant VI-VI du sépa- rateur montré sur la figure 5.The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better in the light of the explanatory description which will follow of different embodiments given only by way of nonlimiting examples, with references to the drawings. nonlimiting annexed in which
- Figure 1 shows a general view, in longitudinal section, of a separator for the purification of fluid media according to the invention, having chambers of segmented section and provided with an electromagnetic magnetizing system (in the form of a solenoid) ;;
- Figure 2 is a section along II-II of the separator shown in Figure 1s
- Figure 3 illustrates the same separator as in Figure 1, but with coaxial chambers and an electrode placed in the interior chamber;
- Figure 4 is a section along IV-IV of the separator shown in Figure 3;
FIG. 5 is a general view of a separator comprising tubular chambers, radial electrodes and a magnetizing system comprising magnetic circuits and sources of excitation of magnetic field;
- Figure 6 is a section along VI-VI of the separator shown in Figure 5.
Le séparateur servant à débarrasser les milieux fluides des microparticules étrangères, montré sur les figures 1,2, comprend un corps cylindrique 1 divisé par une cloison 2 en deux chambres 3 et 4 de section segmen- taire, dont la chambre 3 est remplie d'un garnissage filtrant ferromagnétique 5, tandis que la chambre 4 renferme un garnissage filtrant ferro-électrique 6. The separator used to rid the fluid media of foreign microparticles, shown in FIGS. 1,2, comprises a cylindrical body 1 divided by a partition 2 into two chambers 3 and 4 of segmented section, the chamber 3 of which is filled with a ferromagnetic filter lining 5, while the chamber 4 contains a ferroelectric filter lining 6.
A l'extérieur du corps 1, coaxialement à celui-ci,se trouve un système électromagnétique sous forme d'un solénoïde 7. La partie inférieure du corps 1 est dotée d'un réservoir 8 mettant en communication les chambres 3 et 4 entre elles A la partie supérieure du corps 1 il y a une tubulure 9 d'amenée et une tubulure 10 d'éva- cuation du milieu fluide.Outside the body 1, coaxial with it, is an electromagnetic system in the form of a solenoid 7. The lower part of the body 1 is provided with a reservoir 8 putting the chambers 3 and 4 in communication with each other At the upper part of the body 1 there is a supply pipe 9 and a pipe 10 for evacuating the fluid medium.
Le séparateur montré sur les figures 3, 4 est semblable au séparateur représenté sur les figures 1, 2, à cette différence près que les deux chambres Il et 12 cylindriques sont disposées coaxialement l'une à l'autre, l'une à l'intérieur de l'autre, et que dans la chambre intérieure 12 renfermant le gar- nissage ferro-électrique 6 est placée une électrode centrale 13. La deuxième électrode, dans la variante considérée du séparateur, est constituée par la paroi cylindrique de la chambre 12 exécutée en un matériau électroconducteur et mise à la masse en 14. La paroi cylindrique de la chambre 12 sert dans ce cas de cloi- son entre les chambres Il et 12. The separator shown in Figures 3, 4 is similar to the separator shown in Figures 1, 2, except that the two cylindrical chambers II and 12 are arranged coaxially with one another, one with the inside the other, and that in the inner chamber 12 containing the ferroelectric lining 6 is placed a central electrode 13. The second electrode, in the variant considered of the separator, is constituted by the cylindrical wall of the chamber 12 made of an electrically conductive material and grounded at 14. The cylindrical wall of the chamber 12 serves in this case as a partition between the chambers II and 12.
Le séparateur montré sur les figures 5, 6 possède deux corps 15 constitués chacun de deux chambres cylin- driques jumelées 16 et 17, la cloison 18 qui les sépare étant constituée par leurs parois contiguës. Les chambres 16 et 17 de chaque paire: de chambres communiquent entre elles par l'intermédiaire d'un réservoir 19 muni de tubulures 20 De plus, la chambre 17 est équipée d'électrodes 21 disposées radialement. The separator shown in FIGS. 5, 6 has two bodies 15 each consisting of two twin cylindrical chambers 16 and 17, the partition 18 which separates them being constituted by their adjoining walls. The chambers 16 and 17 of each pair: of chambers communicate with each other by means of a reservoir 19 provided with pipes 20 In addition, the chamber 17 is equipped with electrodes 21 arranged radially.
Le nombre d'électrodes est pair; elles sont connec- tées alternativement aux pôles de nom contraire d'une source de tension (non représentée). The number of electrodes is even; they are connected alternately to the opposite name poles of a voltage source (not shown).
Dans la variante considérée du séparateur, le garnissage ferro-électrique contient additionnellement des éléments 22 de garnissage ferro-magnétique. In the variant considered of the separator, the ferroelectric lining additionally contains elements 22 of ferro-magnetic lining.
Le système magnétisant est dans ce cas exécuté sous forme d'électro-aimants 23 comportant des enroulements 24 et des circuits magnétiques 25. The magnetizing system is in this case executed in the form of electromagnets 23 comprising windings 24 and magnetic circuits 25.
Lesdites électrodes axiale et radiale 13, 21, res- pectivement ainsi que les éléments ferromagnétiques 22 introduits additionnellement dans le garnissage ferro électrique 6, peuvent être utilisés dans toutes les variantes du séparateur montrées sur les figures 1 à 6 ainsi que dans d'autres séparateurs conformes à l'invention. Said axial and radial electrodes 13, 21, respectively as well as the ferromagnetic elements 22 added additionally in the ferroelectric packing 6, can be used in all the variants of the separator shown in FIGS. 1 to 6 as well as in other separators according to the invention.
Le garnissage filtrant ferromagnétique 5 et les éléments ferromagnétiques 22 additionnés au garnissage filtrant ferro-électrique 6 peuvent être des billes, des fragments de copeaux et d'autres corps de petites dimensions. Ces corps doivent posséder des propriétés anti-corrosives pour éviter leur corrosion et, donc, une pollution additionnelle du milieu fluide à épurer. The ferromagnetic filter lining 5 and the ferromagnetic elements 22 added to the ferroelectric filter lining 6 may be balls, chip fragments and other bodies of small dimensions. These bodies must have anti-corrosion properties to avoid corrosion and, therefore, additional pollution of the fluid medium to be purified.
Le garnissage filtrant ferro-électrique 6 peut se présenter sous forme de granules de titanate de baryum, de tellurure de germanium, de niobate de lithium, de titanate de bismuth et d'autres matériaux ferro-élec- triques, en fonction des propriétés du milieu fluide à épurer et de l'aptitude à la polarisation de tel ou tel matériau ferro-électriqueO Pour éviter tout effet dyécran sur le champ magnétique, les corpus 17 15 des séparateurs et les cloisons 2, 13, les parois de la chambre 12 sont exécutés en un matériau non ferromagne- tique, en particulier en acier inoxydable non ferroma guétique, en plastique fluoré.The ferroelectric filtering lining 6 can be in the form of granules of barium titanate, germanium telluride, lithium niobate, bismuth titanate and other ferroelectric materials, depending on the properties of the medium. fluid to be purified and the suitability for polarization of such or such ferroelectric materialO To avoid any screen effect on the magnetic field, the corpora 17 15 of the separators and the partitions 2, 13, the walls of the chamber 12 are executed non-ferromagnetic material, in particular non-ferromagnetic stainless steel, fluorinated plastic.
Le séparateur fonctionne comme suit. On applique une tension au système magnétisant 7 (figures1 à 4), 23 (figures 5, 6), en magnétisant ainsi le garnissage ferromagnétique 5 et les éléments ferromagnétiques 22 contenus dans le garnissage ferrotélectrique 6 Simul tanément, on applique une tension aux électrodes 15 (figures 3, 4), 21 (figures 5, 6) en provoquant la polarisation du garnissage ferro álectrique 6 (cette opération est surtout nécessaire en cas où le garnissage n'est pas apte à une polarisation spontanée).Ensuite, par la tubulure d'entrée 9, on amène le milieu fluide à épurer dans la chambre 4 (figures 1, 2), 12 cigares 3,4), 17 (figures 5,6), où ce milieu, en passant successivement par le garnissage ferro-électrique 6, par le réservoir 8 (figures I à 4), 19 (figures 5,6) et par le garnissage ferromagnétique 5 se trouvant dans la chambre 4 (figures 1, 2), Il (figures 3, 4), 16 (figures 5, 6), se débarrasse des microparticules étrangères électriquement chargées et des particules ferromagnétiques. Le milieu fluide épuré est évacué du dispositif par la tubulure 10. The separator works as follows. A voltage is applied to the magnetizing system 7 (Figures 1 to 4), 23 (Figures 5, 6), thereby magnetizing the ferromagnetic lining 5 and the ferromagnetic elements 22 contained in the ferrotelectric lining 6 Simultaneously, a voltage is applied to the electrodes 15 (Figures 3, 4), 21 (Figures 5, 6) by causing the polarization of the ferro álectrique packing 6 (this operation is especially necessary in case the packing is not suitable for a spontaneous polarization). Then, by the tubing inlet 9, the fluid medium to be purified is brought into chamber 4 (Figures 1, 2), 12 cigars 3,4), 17 (Figures 5,6), where this medium, passing successively through the ferro- electric 6, by the tank 8 (Figures I to 4), 19 (Figures 5,6) and by the ferromagnetic packing 5 located in the chamber 4 (Figures 1, 2), Il (Figures 3, 4), 16 ( Figures 5, 6), gets rid of foreign electrically charged microparticles and ferromagnetic particles. The purified fluid medium is evacuated from the device by the tube 10.
La présence de l'électrode 13 (figures 3, 4) ou des électrodes 21 (figures 5, 6) permet de commander le processus d'épuration du milieu fluide gracie à l'obtention du degré nécessaire de polarisation du garnissage ferro- électrique 6 (en fonction des propriétés du milieu fluide et des microparticules étrangères présentes dans celuici,ainsi que d'effectuer la dépolarisation du garnissage ferro-électrique 6 pour sa régénération. The presence of the electrode 13 (FIGS. 3, 4) or of the electrodes 21 (FIGS. 5, 6) makes it possible to control the process of purifying the free fluid medium to obtain the necessary degree of polarization of the ferroelectric lining 6 (depending on the properties of the fluid medium and the foreign microparticles present therein, as well as performing depolarization of the ferroelectric lining 6 for its regeneration.
Les éléments ferromagnétiques 22 (figures 5, 6) présents dans le garnissage ferro-électrique 6 favorisent l'amplification du champ magnétique dans les chambres 17. The ferromagnetic elements 22 (FIGS. 5, 6) present in the ferroelectric lining 6 favor the amplification of the magnetic field in the chambers 17.
Cela assure un plus haut degré de magnétisation des microparticules étrangères ferromagnétiques lors de leur passage par les chambres 17 et favorise leur grossissement avant leur arrivée dans les chambres 16 renfermant le garnissage ferromagnétique 5. Le grossissement des parti- cules prémagnétisées continue encore dans les réservoirs intermédiaires 19. Toutes ces particularités permettent d'augmenter le degré d'épuration des milieux fluides et d'améliorer leur qualité. This ensures a higher degree of magnetization of the foreign ferromagnetic microparticles during their passage through the chambers 17 and promotes their magnification before their arrival in the chambers 16 containing the ferromagnetic lining 5. The magnification of the premagnetized particles still continues in the intermediate reservoirs 19. All these features make it possible to increase the degree of purification of fluid media and to improve their quality.
En cas où le garnissage ferro-électrique est un électret, ou ne branche les électrodes 21 sur la source de tension que lors de la régénération, pour dépolariser l'électret, et pour polariser périodiquement l'électret après la génération, avant la mise du séparateur au régime d'épuration. In the case where the ferroelectric lining is an electret, or connects the electrodes 21 to the voltage source only during regeneration, to depolarize the electret, and to periodically polarize the electret after generation, before putting the separator in the purification regime.
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| Title |
|---|
| SOVIET INVENTIONS ILLUSTRATED, section P4, week C26, 6 août 1980, référence 46215C/26 (LONDRES, GB) & SU - A - 698 658 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2544626B1 (en) | 1985-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |