FR2795345A1

FR2795345A1 - Separateur a cyclone

Info

Publication number: FR2795345A1
Application number: FR9908336A
Authority: FR
Inventors: Jean Pierre Delaitre; Viviane Bour
Original assignee: DEVAUZE VENCLIM
Current assignee: DEVAUZE VENCLIM
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2000-12-29
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: FR2795345B1

Abstract

L'invention se rapporte à un séparateur à cyclone.Il est caractérisé en ce que l'enveloppe du cyclone loge :- une pièce (9) dite de guidage qui, depuis sensiblement le haut du cyclone et sur environ la moitié de sa hauteur, comprend un premier tronçon (9A) de rayon constant se prolongeant par un second tronçon (9B) de rayon décroissant, se prolongeant lui-même par un troisième tronçon (9C) de rayon constant, ce troisième tronçon se terminant par une forme (9D) en pointe, et- une chemise (10) cylindrique centrée sur l'axe de symétrie du cyclone avec son bord (11) supérieur se situant sensiblement au niveau du plan (P) de jonction entre le deuxième tronçon (9B) et le troisième tronçon (9C) de la pièce de guidage.

Description

L'invention se rapporteà un séparateurà cyclone.

De nombreuses installations industrielles sont génératrices de poussières qui ne peuvent être rejetées dans l'atmosphère.

Ces poussières doivent donc être collectées.

Généralement, la législation impose que l'air rejeté ne contienne pas plus d'une certaine quantité de poussières par mètre cube d'air.

Selon cette quantité, la taille des poussières et le débit d'airà traiter ont fait appelà différentes techniques.

Le dépoussiérage de l'air peut être réalisé, par exemple,à l'aide de filtres en matériau poreux.

L'air et les particules inférieuresà la taille des pores sont seuls, en théorie, à pouvoir traverser le filtre.

En choisissant la taille des pores, on détermine ainsi la taille des particules retenues.

Ce type de filtres présente un inconvénient majeurà savoir le colmatage. Par ailleurs, si les dimensions des poussières présentent de gros écarts, il faut prévoir une succession de filtres avec une dimension de pores décroissante.

Cela génère un surcoût notamment au niveau de l'exploitation car il est nécessaire de changer souvent les filtres.

Par ailleurs, ces filtres provoquent une perte de charge très importante. Pour limiter la perte de charge, on connaît les séparateursà cyclone qui utilisent la force centrifuge pour séparer la poussière de l'air.

Un séparateurà cyclone se présente sous la forme d'une enveloppe de révolution d'axe vertical comprenant: - en partie supérieure et sur une hauteur prédéterminée, une enveloppe cylindrique de rayon constant, - en partie basse, une enveloppe tronconique dont la section décroît en se rapprochant du bas et présentantà son extrémité basse un orifice d'évacuation des poussières captées, - au niveau de l'enveloppe cylindrique précitée, de rayon constant, une entrée d'admission de l'air chargé dans le cyclone. cette entrée étant défini pour que l'air chargé pénètre tangentiellement et - une sortie de l'air épuré, la prise d'air épuré se situant au plus prés de l'axe de révolution du séparateurà cyclone.

Le débit d'air traversant ces séparateursà cyclone peut être élevé et il n'y pas de problème de colmatage, donc peu d'intervention de maintenance.

On déplore cependant une capacité de séparation relativement faible ou tout au moins insuffisante pour certaines applications.

En effet, les dispositions parviennent difficilementà descendre sous une concentration de150 mglm3.

Pour obtenir un taux d'épuration convenable, on associe généralement les deux techniques précitées.

Ainsi, on réalise un premier voire un deuxième dépoussiérageà l'aide d'un cyclone puis, on fait appelà un ou plusieurs filtres en matériau poreux, tels des filtresà manche pour obtenir le résultat souhaité.

Le problème du colmatage reste bien entendu entier.

L'invention a pour but notamment d'accroître les performances des cyclones.

A cet effet, l'invention a pour objet un séparateurà cyclone se présentant sous la forme d'une enveloppe de révolution d'axe vertical comprenant: - en partie supérieure et sur une hauteur prédéterminée, une enveloppe cylindrique de rayon constant, - en partie basse, une enveloppe tronconique dont la section décroît en se rapprochant du bas et présentant,à son extrémité basse, un orifice d'évacuation des poussières captées, - en partie supérieure et au niveau de l'enveloppe cylindrique précitée de rayon constant, une entrée d'admission de l'air chargé dans le cyclone, cette entrée comprenant des moyens pour que l'air chargé prenne une trajectoire hélicoïdale, et - une sortie de l'air épuré, la prise d'air épuré se situant au plus prés de l'axe de révolution du séparateurà cyclone, ce dispositif étant caractérisé en ce que l'enveloppe du séparateurà cyclone loge: - d'une part, une pièce dite de guidage, centrée sur l'axe de symétrie du cyclone et qui, depuis sensiblement le haut du cyclone et sur environ la moitié de sa hauteur, comprend un premier tronçon de rayon constant se prolongeant par un second tronçon de rayon décroissant, se prolongeant lui-même par un troisième tronçon de rayon constant, ce troisième tronçon se terminant par une forme en pointe, et - d'autre part, une chemise cylindrique d'un diamètre supérieurà celui de la pièce de guidage, laquelle chemise est centrée sur l'axe de symétrie du séparateurà cyclone avec son bord supérieur se situant sensiblement au niveau du plan de jonction entre le deuxième tronçon et le troisième tronçon de la pièce de guidage formant ainsi un passage annulaire qui augmente progressivement la vitesse de circulation de l'air dans cette chemise et dest dans le bas de cette chemise que se situe la prise d'air épuré.

L'invention sera bien compriseà l'aide de la description ci-aprés faiteà titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement une vue du séparateurà cyclone.

En se reportant au dessin, on voit un séparateur1 à cyclone. Classiquement, un séparateurà cyclone se présente sous la forme d'une enveloppe 2 de révolution d'axe3 vertical comprenant: - en partie supérieure et sur une hauteur prédéterminée, une enveloppe 4 cylindrique de rayon constant, - en partie basse, une enveloppe5 tronconique dont la section décroît en se rapprochant du bas et présentantà son extrémité basse un orifice6 d'évacuation des poussières captées, - en partie supérieur et au niveau de l'enveloppe cylindrique précitée de rayon constant, une entrée7 d'admission de l'air chargé dans le cyclone, cette entrée comprenant des moyens pour que l'air chargé prenne une trajectoire hélicoïdale, et - une sortie de l'air épuré, la prise8 d'air épuré se situant au plus présde l'axe de révolution du cyclone.

Selon une caractéristique de l'invention, l'enveloppe du cyclone loge: - d'une part, une pièce9 dite de guidage, centrée sur l'axe3 de symétrie du séparateurà cyclone et qui, depuis sensiblement le haut du cyclone et sur environ la moitié de sa hauteur, comprend un premier tronçon9A d e rayon constant se prolongeant par un second tronçon 9B de rayon décroissant, se prolongeant lui-même par un troisième tronçon9C de rayon constant, ce troisième tronçon se terminant par une forme9D en pointe, et - d'autre part, une chemise10 cylindrique d'un diamètre supérieurà celui de la pièce de guidage, laquelle chemise est centrée sur l'axe de symétrie du cyclone avec son bord11 supérieur se situant sensiblement au niveau du plan P de jonction entre le deuxième tronçon 9B et le troisième tronçon9C de la pièce de guidage formant ainsi un passage 12 annulaire qui augmente progressivement la vitesse de circulation de l'air dans cette chemise et c'est dans le bas de cette chemise que se situe la prise8 d'air épuré.

Le diamètre de la chemise et le positionnement de son bord supérieur déterminent la qualité du cyclonage.

Plus le diamètre de la chemise diminue moins bon sera le cyclonage et si le niveau du bord supérieur de cette chemise est plus bas que le plan P précité, cela influe négativement sur la séparation.

Le passage situé entre le bord supérieur de la chemise et la pièce de guidage doit créer un couloir pour une accélaration progressive de l'air, le déplacement de l'air étant créé par la dépression de l'air extrait du séparateurà cyclone au travers de la prise d'air épuré.

A l'inverse d'une dépression, l'air chargé peut être introduit sous une forte pression et c'est le différentiel de pression avec l'atmosphère qui induit le déplacement de l'air chargé dans le cyclone.

Avantageusement, le troisième tronçon9C de la pièce de guidage porte des ailettes13 qui engendrent une nouvelle rotation de l'air pour une deuxième séparation.

Les ailettes sont réparties autour de la pièce de guidage.

Dans une forme de réalisation, ces ailettes sont toutes situées dans un même plan radial. Elles sont alors généralement courbes. Dans une autre forme de réalisation, elles sont disposées en hélice et pourraient être des ailettes droites ou faiblement courbes.

Ces ailettes sont relativement longues de sorte que leur bord libre est proche de la face interne de la chemise.

La distance entre l'extrémité de la pointe de la pièce de guidage et la prise d'air doit être suffisante pour permettre une bonne séparation des poussières. Une distance trop faible ne permet pas la séparation.

Avec une distance trop grande, les poussières qui sont sous l'effet de la force centrifuge en théorie très prôches de la paroi interne de la chemise seraient aspirées par la prise d'air.

La forme de la pointe de la pièce de guidage a une forme en ogive.

Un dispositif15, générant des vibrations sur cette pièce de guidage et notammentà proximité de la zone pourvue des ailettes, élimine l'éventuel dépôt de poussières sur les ailettes.

Il s'agit d'un accessoire qui, dans certains cas, n'est pas nécessaire.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la section de l'enveloppe cylindrique du cyclone situé au dessus de l'enveloppe tronconique comprend, dans la zone d'introduction de l'air chargé, une première enveloppe définie par un rayon, au dessous de laquelle enveloppe se raccorde par une zone de transition une seconde enveloppe cylindrique de rayon constant supérieur au rayon de l'enveloppe située au dessus.

La transition entre les deux enveloppes cylindriques précitées se situe sensiblement au niveau du plan contenant le bord supérieur de la chemise.

Cela a pour effet de créer un phénomène de détente.

La pénétration de la prise d'airà l'intérieur de la chemise dépend du mode d'extraction des poussières.

La prise d'air doit se faire assez loinà l'intérieur de la chemise pour éviter que les poussières circulant entre la chemise et l'enveloppe externe du séparateur remontent vers la prise d'air.

La pièce de guidage a pour effet de redresser le vortex.

On parvientà obtenir des valeurs de concentration de poussières rejetées de 40à 50 mgim3. En prenant pour référence le diamètreD de l'enveloppe cylindrique mesurée au niveau de l'entrée: - le diamètre de la chemise sera au moins de0,7 fois le diamètreD, - le diamètre de l'enveloppe au niveau de la chemise sera au moins de 1,25 fois le diamètreD et, - le diamètre de la prise d'air sera au moins de 0,4 fois le diamètreD.

Le diamètre du premier tronçon de la pièce de guidage est sensiblement égalà la moitié du diamètreD de l'enveloppe cylindrique mesuré au niveau de l'entrée d'air chargé.

Claims

REVENDICATIONS 1. Séparateurà cyclone se présentant sous la forme d'une enveloppe (2) de révolution d'axe(3) vertical comprenant: - en partie supérieure et sur une hauteur prédéterminée, une enveloppe (4) cylindrique de rayon constant, - en partie basse, une enveloppe(5) tronconique dont la section décroît en se rapprochant du bas et présentantà son extrémité basse un orifice(6) d'évacuation des poussières captées, - en partie supérieur et au niveau de l'enveloppe cylindrique précitée de rayon constant, une entrée(7) d'admission de l'air chargé dans le cyclone, cette entrée comprenant des moyens pour que l'air chargé prenne une trajectoire hélicoïdal, et - une sortie de l'air épuré, la prise(8) d'air épuré se situant au plus prés de l'axe de révolution du cyclone, ce séparateurà cyclone étant CARACTERISE en ce que l'enveloppe du cyclone loge: - d'une part, une pièce(9) dite de guidage, centrée sur l'axe(3) de symétrie du séparateurà cyclone et qui, depuis sensiblement le haut du cyclone et sur environ la moitié de sa hauteur, comprend un premier tronçon(9A) de rayon constant se prolongeant par un second tronçon (913) de rayon décroissant, se prolongeant lui-même par un troisième tronçon(9C) de rayon constant, ce troisième tronçon se terminant par une forme(9D) en pointe, et - d'autre part, une chemise(10) cylindrique d'un diamètre supérieurà celui de la pièce de guidage, laquelle chemise est centrée sur l'axe de symétrie du cyclone avec son bord(11) supérieur se situant sensiblement au niveau du plan (P) de jonction entre le deuxième tronçon (9B) et le troisième tronçon (9C) de la pièce de guidage formant ainsi un passage (12) annulaire qui augmente progressivement la vitesse de circulation de l'air dans cette chemise et c'est dans le bas de cette chemise que se situe la prise(8) d'air épuré. 2. Séparateur selon la revendication1 caractérisé en ce que le troisième tronçon(9C) de la pièce de guidage porte des ailettes(13) qui engendrent une nouvelle rotation de l'air pour une deuxième séparation. 3. Séparateur selon la revendication 2 caractérisé en ce que les ailettes (13) sont toutes situées dans un même plan radial. 4. Séparateur selon la revendication 2 caractérisé en ce que les ailettes (13) sont disposées en hélice. 5. Séparateur selon la revendication1 caractérisé en ce que1 a forme de la pointe de la pièce de guidage a une forme en ogive. 6. Séparateur selon l'une quelconque des revendication 2à 4 caractérisé en ce qu'un dispositif(15), générant des vibrations sur cette pièce de guidage et notammentà proximité de la zone pourvue des ailettes, élimine l'éventuel dépôt de poussières sur les ailettes. 7. Séparateur selon la revendication1 caractérisé en ce que la section de l'enveloppe cylindrique du cyclone situé au dessus de l'enveloppe tronconique comprend, dans la zone d'introduction de l'air chargé, une première enveloppe définie par un rayon, au dessous de laquelle enveloppe se raccorde par une zone de transition une seconde enveloppe cylindrique de rayon constant supérieur au rayon de l'enveloppe située au dessus. 8. Séparateur selon la revendication7 caractérisé en ce que la transition entre les deux enveloppes cylindriques, l'une de plus grand diamètre que l'autre, se situe sensiblement au niveau du plan contenant le bord supérieur de la chemise. 9. Séparateur selon la revendication1 caractérisé en ce que le diamètre du premier tronçon de la pièce de guidage est sensiblement égalà la moitié du diamètre(D) de l'enveloppe cylindrique mesuré au niveau de l'entrée d'air chargé.