FR3032894A1 - CYCLONE WITH PERIPHERAL SAMPLE - Google Patents
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Abstract
Séparateur de particules de type cyclone à prélèvement périphérique, constitué d'un cyclone principal (1) comportant un tube central (4) sensiblement prolongé vers le haut, d'au moins un mini-cyclone annexe (14) de petite taille par rapport au cyclone principal (1) implanté en parallèle, d'un dispositif (8) de dérivation d'une partie du flux gazeux remontant dans le tube central (4) et d'une tubulure (13) reliant ce dispositif (8) à l'entrée du mini-cyclone (14). La partie basse du tube périphérique est de section polygonale et des moyens (16) sont prévus entre la sortie du tube central (4) et l'entrée du mini-cyclone (13) pour engendrer un champ électrique, magnétique ou acoustique.Cyclone particle separator with peripheral sampling, consisting of a main cyclone (1) comprising a central tube (4) substantially extended upwards, of at least one minor mini-cyclone (14) of small size relative to the main cyclone (1) implanted in parallel, a device (8) for diverting a portion of the gas flow up into the central tube (4) and a pipe (13) connecting the device (8) to the entry of the mini-cyclone (14). The lower part of the peripheral tube is of polygonal section and means (16) are provided between the output of the central tube (4) and the input of the mini-cyclone (13) to generate an electric field, magnetic or acoustic.
Description
La présente invention concerne la séparation et l'extraction de particules contenues dans un fluide gazeux comme des fumées de combustion ou de l'air pollué. On connaît de nombreux systèmes de dépoussiérage et parmi eux l'épurateur cyclone ou multi-cyclone. Dans un cyclone classique constitué de deux tubes concentriques, le gaz à traiter est introduit entre un tube interne central et un tube externe périphérique se terminant généralement par une partie conique. Le flux gazeux est mis en rotation autour du tube central par un moyen quelconque tel qu'un déflecteur axial à ailettes ou une admission tangentielle et le trajet hélicoïdal rapide descendant du gaz entre les deux tubes assure la centrifugation des particules qui sont plaquées sur la paroi interne du tube périphérique, dans la partie conique elles ralentissent du fait de leur frottement sur la paroi interne du tube périphérique et échappent au courant gazeux puis sont récupérées à la base du cyclone. Lorsqu'il parvient en partie basse de la partie conique du cyclone le flux gazeux initialement descendant change de direction et remonte tout en conservant son mouvement de rotation et le gaz partiellement épuré sort ensuite du cyclone en passant par l'intérieur du tube central. Ce type d'épurateur présente de nombreux avantages tels que la simplicité, la robustesse, un bas prix de construction et un coût d'exploitation quasi nul mais son principal défaut est un rendement d'autant plus faible que la taille et la masse des particules à éliminer décroît. En effet dans un épurateur de type centrifuge tel que le cyclone la force F qui entraîne les particules vers la paroi du tube périphérique et permet de les extraire du flux gazeux est de la forme F = M (ffl2/R) dans laquelle M est la masse de la particule, w sa vitesse angulaire et R le rayon du tube. On voit donc que l'efficacité augmente lorsque la vitesse angulaire w augmente et que le rayon du tube diminue, c'est la raison pour laquelle à débit égal plusieurs petits cyclones en parallèle qu'on appelle alors multi-cyclones sont plus efficaces qu'un gros cyclone unique. Mais en même temps si la section de passage des gaz est trop faible et la vitesse trop grande les pertes de charges des gaz dans l'appareil deviennent trop élevées. L'efficacité des cyclones est bonne pour les grosses particules mais décroît avec leur taille, ellç devient même très insuffisante lorsqu'elles sont inférieures à 5 microns, en effet compte tenu de la viscosité relative du flux gazeux qui les véhicule, la vitesse de migration des fines particules vers la paroi interne du tube périphérique est trop lente pour qu'elles aient toutes la possibilité de s'en extraire avant d'atteindre la base du cyclone et de remonter vers le tube central. On sait aussi qu'en entrant dans le tube central, du fait de la trajectoire ascendante en vortex des gaz, les petites particules qu'ils contiennent encore sont entraînées 3032894 2 par l'effet centrifuge vers la face interne du dit tube mais, dans un cyclone traditionnel, elles glissent sur cette paroi et poursuivent leur chemin jusqu'à la sortie de l'épurateur. Pour accroître le rendement des cyclones et pallier leur manque d'efficacité vis-à-vis des fines particules divers moyens ont été utilisés; par exemple les équiper d'un rotor interne 5 destiné à accélérer la vitesse de rotation du fluide à épurer pour augmenter la force centrifuge sans trop augmenter les pertes de charges ou utiliser un effet électrostatique "couronne" pour charger électriquement les petites particules et les attirer vers une paroi de charge opposée. On a également tenté de piéger dans une chambre aval de grand volume une partie des petites particules encore présentes après leur sortie du tube central pour les 10 renvoyer dans les gaz sales en amont du cyclone via une tubulure externe et un ventilateur annexe avec l'objectif d'augmenter leur masse par agglomération pour mieux les capturer lors d'un nouveau parcours. On connaît aussi des dispositifs utilisant une cascade de cyclones en série, dans lesquels les gaz à traiter sortant du tube central du premier cyclone entrent en totalité dans un second cyclone en aval, puis éventuellement les gaz sortant de ce 15 second cyclone entrent dans un troisième, etc. Le débit de gaz étant pratiquement constant les dimensions des cyclones en cascade doivent être sensiblement identiques, ce qui conduit à des installations volumineuses donc encombrantes et coûteuses. De plus les pertes de charge engendrées par chaque cyclone s'additionnent et il faut utiliser un ventilateur de soufflage ou d'extraction puissant donc gourmand en énergie. D'autres systèmes, 20 principalement utilisés en électroménager pour de petits débit, prévoient une pluralité de petits cyclones en parallèle retraitant la totalité des gaz sortant d'un premier cyclone. L'efficacité sur les fines particules est améliorée mais les pertes de charges sont importantes du fait que la totalité du débit est traitée. Tous ces procédés ont montré une efficacité plus ou moins grande selon leur principe et 25 leur mode de réalisation mais aucun n'est parvenu à offrir à moindre coût et sous un aspect compact des performances suffisantes au regard des réglementations qui sont de plus en plus sévères concernant le rejet des très fines particules. La présente invention a pour but de réaliser un séparateur performant vis-à-vis des particules les plus fines, entièrement métallique et compact, qui ne nécessite ni d'avoir 30 recours à des moyens complexes, encombrants, onéreux ou fragiles ni de devoir utiliser un ventilateur annexe et qui n'augmente pas pour autant sensiblement les pertes de charges globales du circuit.The present invention relates to the separation and extraction of particles contained in a gaseous fluid such as combustion fumes or polluted air. Many dust collection systems are known and among them the cyclone or multi-cyclone scrubber. In a conventional cyclone consisting of two concentric tubes, the gas to be treated is introduced between a central inner tube and a peripheral outer tube generally terminating in a conical portion. The gas flow is rotated around the central tube by any means such as a finned axial deflector or a tangential inlet and the rapid helical path down the gas between the two tubes provides centrifugation of the particles which are plated on the wall internal of the peripheral tube, in the conical part they slow down because of their friction on the inner wall of the peripheral tube and escape the gas stream and are recovered at the base of the cyclone. When it reaches the lower part of the conical part of the cyclone the initially descending gaseous flow changes direction and goes up while maintaining its rotational movement and the partially purified gas then leaves the cyclone through the inside of the central tube. This type of purifier has many advantages such as simplicity, robustness, a low construction price and an almost zero operating cost, but its main drawback is a lower efficiency as the size and mass of the particles to eliminate decreases. Indeed, in a centrifugal type purifier such as the cyclone, the force F which drives the particles towards the wall of the peripheral tube and makes it possible to extract them from the gaseous flow is of the form F = M (ffl2 / R) in which M is the mass of the particle, w its angular velocity and R the radius of the tube. It can thus be seen that the efficiency increases as the angular velocity w increases and the radius of the tube decreases, which is why at equal flow rate several small cyclones in parallel which are then called multi-cyclones are more effective than a big single cyclone. But at the same time if the gas flow section is too low and the speed too high the pressure losses of the gases in the device become too high. The efficiency of cyclones is good for large particles but decreases with their size, it becomes even very insufficient when they are less than 5 microns, in fact considering the relative viscosity of the gas stream that carries them, the migration speed fine particles to the inner wall of the peripheral tube is too slow for all of them to be able to extract before reaching the base of the cyclone and back to the central tube. It is also known that, by entering the central tube, because of the upward vortex trajectory of the gases, the small particles they still contain are entrained by the centrifugal effect towards the inner face of said tube, but in a traditional cyclone, they slide on this wall and continue their way to the exit of the purifier. To increase the yield of cyclones and to compensate for their lack of efficiency with regard to fine particles, various means have been used; for example equip them with an internal rotor 5 to accelerate the speed of rotation of the fluid to be purified to increase the centrifugal force without increasing the pressure drops too much or use a "corona" electrostatic effect to electrically charge the small particles and attract them to an opposite charge wall. It has also been attempted to trap a part of the small particles still present after their exit from the central tube in a large volume downstream chamber and to return them to the dirty gases upstream of the cyclone via an external pipe and an auxiliary fan with the objective to increase their mass by agglomeration to better capture them during a new course. There are also known devices using a cascade of cyclones in series, in which the gases to be treated leaving the central tube of the first cyclone enter entirely into a second downstream cyclone, and then the gases leaving this second cyclone enter a third cyclone. etc. Since the gas flow rate is substantially constant, the dimensions of the cascaded cyclones must be substantially identical, which leads to bulky installations that are therefore cumbersome and expensive. In addition, the pressure losses generated by each cyclone add up and it is necessary to use a powerful blower or extraction fan that is therefore energy-hungry. Other systems, mainly used in household appliances for small flow, provide a plurality of small cyclones in parallel reprocessing all the gases leaving a first cyclone. The efficiency on the fine particles is improved but the losses of charges are important because the totality of the flow is treated. All these processes have shown a greater or lesser efficiency according to their principle and their embodiment but none has managed to offer at a reasonable cost and under a compact aspect, sufficient performance with regard to the regulations which are becoming more and more severe. concerning the rejection of very fine particles. The object of the present invention is to provide a high performance separator with respect to the finest particles, entirely metallic and compact, which does not require the use of complex, bulky, expensive or fragile means or the need to use an auxiliary fan and that does not substantially increase the overall pressure losses of the circuit.
3032894 3 Pour y parvenir la présente invention prévoit de sensiblement prolonger vers le haut le tube central d'un cyclone classique de façon à ce que le dit tube ressorte nettement du corps du cyclone, de prélever au moyen d'un dispositif spécifique installé dans cette partie prolongée la fraction du gaz la plus chargée en fines particules remontant le long de la paroi 5 interne du tube central et de l'épurer par un effet centrifuge de forte intensité dans un minicyclone annexe nettement plus petit que le cyclone principal, implanté en parallèle et proche de lui. Par ailleurs lors d'expérimentations il a été fortuitement constaté que lorsque la paroi interne du tube tronconique périphérique n'était pas lisse mais constituée d'une succession de secteurs plans juxtaposés délimitant une section polygonale et non circulaire, 10 le rendement de capture dans le cyclone principal était notablement accru. L'invention sera bien comprise à la lecture du descriptif qui suit et des dessins annexés illustrant à titre d'exemple non limitatif une des formes possibles d'exécution de l'invention faisant référence à un séparateur à axes verticaux, dans lequel les gaz ont une trajectoire initiale descendante entre les deux tubes puis ascendante dans le tube central mais bien 15 entendu l'invention s'applique à toute autre disposition que les axes soient horizontaux ou inclinés d'un angle quelconque. L'épurateur selon l'invention est du type cyclone (1) qui comporte une entrée (2) des gaz à épurer dans un système constitué d'un tube périphérique (3) constitué d'une partie cylindrique (3a) et d'une partie tronconique (3b) et d'un tube central (4), la disposition de 20 cette entrée (2) peut être tangentielle, comme représentée sur le dessin, ou axiale et munie d'ailettes mais elle induit dans tous les cas un mouvement hélicoïdal rapide des gaz circulant dans l'espace annulaire cylindrique (5) formé entre les deux tubes afin de provoquer une centrifugation des particules contenues dans les gaz qui va les entraîner vers la face interne du tube périphérique (3). Ce mouvement hélicoïdal descendant du flux initial des gaz 25 s'inverse lorsqu'il atteint la base de la partie conique (3b) du cyclone (1), il devient ascendant et remonte vers l'entrée (6) du tube central (4) qu'il parcourt en direction d'un collecteur (7). Lorsque les gaz pénètrent dans le tube central (4) ils ont perdu par effet centrifuge la plus grande partie des particules de masse élevée ou moyenne mais contiennent encore des particules de faible masse, en même temps ils conservent leur 30 mouvement hélicoïdal rapide de type vortex qui entraîne ces fines particules résiduelles vers la paroi interne du tube central (4). Le flux gazeux qui remonte au centre dans l'axe du tube (4) est épuré de façon satisfaisante mais plus on s'éloigne de cet axe plus ce flux est chargé 3032894 en fines particules et leur taux atteint un maximum à proximité immédiate de la paroi or dans un cyclone traditionnel la totalité du flux poursuit son chemin jusqu'au collecteur (7) et sort de l'épurateur. L'une des caractéristiques d'un appareil selon l'invention est que le tube central (4) est 5 sensiblement prolongé vers le haut au dessus du tube périphérique (3a) du cyclone (1) pour laisser à un maximum de petites particules le temps de migrer par effet centrifuge jusqu'à la paroi interne du tube (4) et pour pouvoir implanter dans cette zone un dispositif (8) de prélèvement d'une partie du flux gazeux remontant le long de cette paroi avant qu'il parvienne au collecteur (7) des gaz épurés situé au dessus.To achieve this, the present invention provides for substantially extending upward the central tube of a conventional cyclone so that said tube clearly out of the body of the cyclone, to collect by means of a specific device installed in this The extended fraction of the gas with the finest particulate matter flows up the inner wall of the central tube and purifies it by a high-intensity centrifugal effect in an auxiliary minicyclone much smaller than the main cyclone, implanted in parallel. and close to him. Furthermore, during experiments, it was fortuitously found that when the inner wall of the peripheral frustoconical tube was not smooth but constituted by a succession of juxtaposed planar sectors delimiting a polygonal and non-circular section, the capture efficiency in the main cyclone was significantly increased. The invention will be better understood on reading the following description and the accompanying drawings illustrating by way of nonlimiting example one of the possible embodiments of the invention referring to a separator with vertical axes, in which the gases have an initial descending trajectory between the two tubes and then ascending in the central tube, but of course the invention applies to any other arrangement that the axes are horizontal or inclined at any angle. The purifier according to the invention is of the cyclone type (1) which comprises an inlet (2) for the gases to be purified in a system consisting of a peripheral tube (3) consisting of a cylindrical part (3a) and a frustoconical portion (3b) and a central tube (4), the arrangement of this inlet (2) may be tangential, as shown in the drawing, or axial and provided with fins but it induces in all cases a movement fast helical gas circulating in the cylindrical annular space (5) formed between the two tubes in order to cause centrifugation of the particles contained in the gases which will drive them to the inner face of the peripheral tube (3). This helical movement descending from the initial flow of the gases 25 reverses when it reaches the base of the conical portion (3b) of the cyclone (1), it becomes ascending and rises towards the inlet (6) of the central tube (4) he travels in the direction of a collector (7). When the gases enter the central tube (4) they have lost most of the particles of high or medium mass by centrifugal effect but still contain low mass particles, at the same time they retain their rapid vortex-like helical movement. which causes these fine residual particles to the inner wall of the central tube (4). The gaseous flow that rises in the center in the axis of the tube (4) is purified satisfactorily, but the further away from this axis, the more this flow is loaded 3032894 in fine particles and their rate reaches a maximum in the immediate vicinity of the gold wall in a traditional cyclone the entire flow continues to the collector (7) and out of the purifier. One of the features of an apparatus according to the invention is that the central tube (4) is substantially extended upwardly above the peripheral tube (3a) of the cyclone (1) to leave a maximum of small particles on the time to migrate by centrifugal effect to the inner wall of the tube (4) and to be able to implement in this area a device (8) for taking a portion of the gas stream up along the wall before it reaches the collector (7) purified gas located above.
10 Ce dispositif de prélèvement (8) peut être réalisé de diverses façons. Dans sa forme la plus courante on introduira dans la partie supérieure du tube central prolongé (4) un troisième tube concentrique et coaxial dénommé tube de sortie (9) pénétrant d'une hauteur suffisante dans le tube central (4). Le haut du tube central (4) est alors relié au corps du tube de sortie (9) par une bride (10) afin de former entre les deux tubes (4) et (9) un conduit annulaire (11) 15 d'une certaine hauteur obturé à son apex par la bride (10). Le tube central (4) se trouve ainsi organisé en deux zones, une zone inférieure dans laquelle les fines particules migrent sous l'effet centrifuge vers la paroi interne du tube (4) et une zone supérieure formant avec le tube de sortie (9) le conduit annulaire (11) constitutif du dispositif de prélèvement (8). On voit bien que parvenu au niveau de ce dispositif (8) le flux gazeux remontant en vortex 20 dans le tube (4) est séparé en deux, un important flux principal (a) dépoussiéré poursuivant son chemin au centre et un mince flux secondaire (b) riche en particules fines remontant dans le conduit annulaire (11). En haut du conduit annulaire (11) obturé à son apex par la bride (10), un piquage (12) ouvre tangentiellement dans le sens de circulation des gaz et ce piquage (12) étant muni d'une tubulure (13) qui relie le dispositif (8) à l'entrée d'un mini- 25 cyclone annexe (14) de petite taille par rapport au cyclone principal, le flux secondaire (b) aboutit dans le mini-cyclone (14). Dans une forme de réalisation similaire ce dispositif (8) est constitué d'un cerclage creux entourant complètement le tube central (4) sur une certaine hauteur pour former avec lui le conduit annulaire (11) autour de la partie prolongée du tube (4). Une ouverture de hauteur 30 inférieure à celle du cerclage étant ménagée sur toute la périphérie du tube (4) à partir du bas du cerclage donc du conduit annulaire (11), un piquage (12) étant toujours prévu en haut du cerclage.This sampling device (8) can be realized in various ways. In its most common form is introduced into the upper part of the extended central tube (4) a third concentric tube and coaxial called outlet tube (9) penetrating a sufficient height in the central tube (4). The top of the central tube (4) is then connected to the body of the outlet tube (9) by a flange (10) so as to form between the two tubes (4) and (9) an annular duct (11) 15 of a certain height closed at its apex by the flange (10). The central tube (4) is thus organized in two zones, a lower zone in which the fine particles migrate under the centrifugal effect to the inner wall of the tube (4) and an upper zone forming with the outlet tube (9). the annular duct (11) constituting the sampling device (8). It can clearly be seen that, having reached the level of this device (8), the vortex gas flow 20 in the tube (4) is separated in two, an important main stream (a) dusting continuing its path in the center and a thin secondary stream ( b) rich in fine particles rising in the annular conduit (11). At the top of the annular duct (11) closed at its apex by the flange (10), a stitching (12) opens tangentially in the direction of flow of gases and this stitching (12) is provided with a pipe (13) which connects the device (8) at the inlet of a minor mini-cyclone (14) of small size relative to the main cyclone, the secondary flow (b) ends in the mini-cyclone (14). In a similar embodiment this device (8) consists of a hollow hoop completely surrounding the central tube (4) over a certain height to form with it the annular conduit (11) around the extended portion of the tube (4). . An opening 30 less than the height of the strapping being provided over the entire periphery of the tube (4) from the bottom of the strapping and the annular conduit (11), a stitching (12) always being provided at the top of the strapping.
3032894 5 Un dispositif (8) de dérivation simplifié peut aussi être constitué d'un ou plusieurs piquages de sections rectangulaires sensiblement plus hauts que larges ouvrant tangentiellement directement dans le tube central (4) chacun étant reliés par une tubulure (13) à l'entrée d'un mini-cyclone (14).A simplified branching device (8) may also consist of one or more branchings of rectangular sections substantially higher than wide opening tangentially directly into the central tube (4) each being connected by a pipe (13) to the entry of a mini-cyclone (14).
5 On aura compris que le but de ce dispositif (8), quelle que soit sa forme de réalisation, est de prélever seulement la partie périphérique (b) du flux gazeux la plus proche de la paroi interne du tube central prolongé (4), donc la plus chargée en particules résiduelles, pour l'envoyer dans le mini-cyclone (14) afin d'extraire ces très fines particules non capturées dans le cyclone principal (1).It will be understood that the purpose of this device (8), whatever its embodiment, is to take only the peripheral portion (b) of the gaseous flow closest to the inner wall of the extended central tube (4), therefore the most loaded residual particles, to send it in the mini-cyclone (14) to extract these very fine particles not captured in the main cyclone (1).
10 Pour y parvenir le mini-cyclone (14) fonctionne par effet centrifuge comme tout cyclone traditionnel mais ses dimensions sont optimisées pour traiter avec la plus grande efficacité possible le débit réduit (b) de gaz prélevé. Par ailleurs son tube central, également prolongé vers le haut, forme un conduit (15) qui aboutit dans le collecteur (7) des gaz épurés issus du cyclone principal (1) la circulation des gaz dans le cyclone principal (1) comme dans le 15 mini-cyclone (14) est ainsi assurée par un ventilateur commun. Le débit (b) de gaz dérivé dans le mini-cyclone (14) étant très faible par rapport au débit total (a+b) on peut le faire circuler à très grande vitesse (w) autour d'un tube de très petit rayon (R) ce qui permet la séparation et la capture des plus fines particules sans pour autant augmenter sensiblement la perte de charge globale de l'appareil.To achieve this, the mini-cyclone (14) operates by centrifugal effect like any traditional cyclone but its dimensions are optimized to treat with the greatest possible efficiency the reduced flow (b) of gas taken. Moreover, its central tube, also extended upwards, forms a duct (15) which ends in the collector (7) of purified gases from the main cyclone (1) the circulation of gases in the main cyclone (1) as in the 15 mini-cyclone (14) is thus provided by a common fan. The flow rate (b) of the derivative gas in the mini-cyclone (14) being very small compared to the total flow rate (a + b) can be circulated at a very high speed (w) around a very small tube (R) which allows separation and capture of the finest particles without substantially increasing the overall pressure drop of the device.
20 L'efficacité de capture des fines particules dans le mini-cyclone peut encore être améliorée en prévoyant entre la sortie du conduit annulaire (11) et l'entrée dans le mini-cyclone (14), des moyens (16) destinés à engendrer un champ électrique, magnétique ou acoustique au niveau de la tubulure (13) pour amplifier le mouvement brownien des particules, les collisions et l'attractivité entre elles en vue de les agglomérer et d'augmenter leur masse.The capture efficiency of the fine particles in the mini-cyclone can be further improved by providing between the exit of the annular conduit (11) and the entry into the mini-cyclone (14), means (16) for generating an electric, magnetic or acoustic field at the tubular (13) to amplify the Brownian motion of the particles, the collisions and attractiveness between them with a view to agglomerating them and increasing their mass.
25 Pour optimiser le débit prélevé (b) et ajuster le seuil de coupure il est possible de jouer sur les dimensions du dispositif (8) en particulier sur la hauteur et la section du conduit annulaire (11) et on peut ajouter avec profit à la base du tube de sortie (9) un petit déflecteur annulaire oblique (17) orienté vers l'intérieur du tube (9). Enfin pour permettre la répartition et l'équilibrage des débits entre le cyclone principal (1) et 30 le mini-cyclone (14) on prévoit un jeu de volets ou registres d'obturation positionnés entre les sorties des cyclones et le collecteur (7) des gaz épurés, l'un (18) dans le conduit de sortie (15) du mini-cyclone et l'autre (19) dans le tube de sortie (9) du cyclone principal (1).To optimize the flow taken (b) and adjust the cutoff threshold it is possible to play on the dimensions of the device (8) in particular on the height and section of the annular duct (11) and can be added with advantage to the base of the outlet tube (9) a small oblique annular baffle (17) facing the inside of the tube (9). Finally, in order to allow the distribution and the balancing of the flow rates between the main cyclone (1) and the mini-cyclone (14), a set of flaps or shutter registers positioned between the outputs of the cyclones and the collector (7) is provided. purified gases, one (18) in the outlet pipe (15) of the mini-cyclone and the other (19) in the outlet pipe (9) of the main cyclone (1).
3032894 6 Il est ainsi possible de régler facilement, y compris en marche, le débit prélevé et dirigé vers le mini-cyclone (14), donc en pratique de faire varier le diamètre de coupure du système pour sélectionner la granulométrie des particules capturées et d'utiliser un ventilateur unique de puissance modéré pour assurer la circulation des gaz à traiter dans toute l'installation.Thus, it is possible to easily adjust, even during operation, the flow taken and directed towards the mini-cyclone (14), so in practice to vary the cut-off diameter of the system to select the particle size of the captured particles and the use a single fan of moderate power to ensure the flow of gases to be treated throughout the installation.
5 Une autre caractéristique d'un épurateur selon l'invention est que la section transversale de la partie basse tronconique (3b) du tube central (3) n'est pas parfaitement circulaire et lisse mais polygonale convexe comportant une pluralité de facettes en étant constituée d'une succession de lames ou secteurs plans trapézoïdaux (20) de relativement faibles largeurs, inclinés et juxtaposés avec des angles très ouverts jusqu'à former une figure géométrique de 10 forme globalement tronconique mais de section polygonale. Ce profil particulier a deux conséquences directes constatées : D'une part le ralentissement des particules à ce niveau est nettement plus intense qu'avec une paroi lisse du fait des chocs des particules lors du changement de direction du flux au passage d'une lame à l'autre, ce qui favorise leur récupération par gravité. D'autre part pour certaines particules très 15 légères ces chocs entraînent un léger rebondissement qui les ramène dans le flux encore poussiéreux où elles peuvent s'agglomérer à d'autres particules et acquérir une masse suffisante pour être capturées dans le cyclone principal (1) ou dans le mini-cyclone (14). Les poussières extraites aussi bien par le cyclone principal (1) que par le mini-cyclone (14) sont toutes collectées par gravité en bas de l'appareil, un tube (21) reliant la base du mini- 20 cyclone au cendrier commun (22). On notera toutefois la possibilité de séparer le cendrier en deux parties au moyen d'une cloison (23) ou d'utiliser deux cendriers distincts pour recueillir séparément les poussières capturées dans le cyclone principal (1) de celles capturées dans le mini-cyclone (14) afin de permettre par exemple une classification granulométrique des particules.Another characteristic of a purifier according to the invention is that the cross section of the frustoconical lower part (3b) of the central tube (3) is not perfectly circular and smooth but polygonal convex having a plurality of facets consisting of a succession of blades or trapezoidal planar sectors (20) of relatively small widths, inclined and juxtaposed with very wide angles to form a geometric figure of generally frustoconical shape but of polygonal section. This particular profile has two direct consequences: On the one hand, the slowing of the particles at this level is much more intense than with a smooth wall due to the shocks of the particles during the change of direction of the flow at the passage of a blade to the other, which favors their recovery by gravity. On the other hand for some very light particles these shocks cause a slight rebound which brings them back into the still dusty stream where they can agglomerate with other particles and acquire a sufficient mass to be captured in the main cyclone (1) or in the mini-cyclone (14). The dust extracted both by the main cyclone (1) and the mini-cyclone (14) are all collected by gravity at the bottom of the apparatus, a tube (21) connecting the base of the mini-cyclone to the common ashtray ( 22). Note, however, the possibility of separating the ashtray into two parts by means of a partition (23) or using two separate ashtrays to separately collect the dust captured in the main cyclone (1) from those captured in the mini-cyclone ( 14) to allow for example a particle size classification of the particles.
25 La description et les dessins annexés qui précèdent, donnés à titre d'exemple non limitatif font référence à un épurateur constitué d'un cyclone principal (1) et d'un seul mini-cyclone (14) mais bien entendu sans sortir du cadre de l'invention il est possible de prévoir une pluralité de mini-cyclones (14) chacun étant connecté au cyclone principal (1) par une tubulure (13), de disposer les piquages sur un seul ou sur plusieurs niveaux et de regrouper 30 plusieurs ensembles cyclone / mini-cyclones en multi-cyclones à prélèvement périphérique et que la totalité du tube périphérique (3) soit de section polygonale. La présente invention trouve principalement ses applications dans le domaine du dépoussiérage et de l'épuration des effluents gazeux de toutes natures, en particulier des 3032894 7 fumées de combustion ou des gaz de pyrolyse, des gaz de procédés industriels, d'air poussiéreux, etc. Ainsi que pour la récupération de matières premières pulvérulentes ou d'ingrédients coûteux dans un fluide gazeux ou encore pour la classification des poudres, par exemple dans les industries pharmaceutiques, chimiques et alimentaires.The foregoing description and the accompanying drawings, given by way of non-limiting example, refer to a purifier consisting of a main cyclone (1) and a single mini-cyclone (14) but of course without departing from the scope. of the invention it is possible to provide a plurality of mini-cyclones (14) each being connected to the main cyclone (1) by a pipe (13), to arrange the connections on one or more levels and to group together several cyclone / mini-cyclone units with multi-cyclone with peripheral sampling and that the entire peripheral tube (3) is of polygonal section. The present invention finds its applications mainly in the field of dust removal and purification of gaseous effluents of all types, in particular combustion fumes or pyrolysis gases, industrial process gases, dusty air, etc. . As well as for the recovery of pulverulent raw materials or expensive ingredients in a gaseous fluid or for the classification of powders, for example in the pharmaceutical, chemical and food industries.
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| FR1500329A FR3032894B1 (en) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | PERIPHERAL SAMPLE CYCLONE |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE4113305A1 (en) * | 1991-04-24 | 1992-10-29 | Hugo Schmitz | Centrifugal force separator to remove dust particles from gases - includes axial abstraction tube positioned to remove gas from flow with highest speed and lowest pressure |
| GB2461874A (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-20 | Caltec Ltd | Separation system and method |
| CN104096643A (en) * | 2014-03-14 | 2014-10-15 | 中国石油大学(北京) | Series connection system of two-stage cyclone separator with stagewise exhausting and intaking |
-
2015
- 2015-02-20 FR FR1500329A patent/FR3032894B1/en active Active
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