WO2013144484A1 - Séparateur à cyclone - Google Patents

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WO2013144484A1
WO2013144484A1 PCT/FR2013/050605 FR2013050605W WO2013144484A1 WO 2013144484 A1 WO2013144484 A1 WO 2013144484A1 FR 2013050605 W FR2013050605 W FR 2013050605W WO 2013144484 A1 WO2013144484 A1 WO 2013144484A1
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WO
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cyclone separator
inner body
gases
separator according
oil
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/050605
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English (en)
Inventor
Pascal Guerry
Antony Nollevaux
Adrien EUSTACHE
Original Assignee
Mgi Coutier
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Filing date
Publication date
Application filed by Mgi Coutier filed Critical Mgi Coutier
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Priority to US14/388,647 priority patent/US20150075124A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/04—Tangential inlets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C11/00—Accessories, e.g. safety or control devices, not otherwise provided for, e.g. regulators, valves in inlet or overflow ducting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/081—Shapes or dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/103—Bodies or members, e.g. bulkheads, guides, in the vortex chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • B04C2005/133—Adjustable vortex finder

Definitions

  • the present invention relates, in general, to separating devices of the type known as "cyclone", which perform the liquid-gas separation of the aerosolized phases. More particularly, this invention is concerned with a cyclone separator, suitable for oil-gas separation in the field of internal combustion engines, and even more particularly a cyclone separator provided for the separation and recovery of oil particles. contained in the recycled crankcase gases, in an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • such a cyclone separator comprises, from top to bottom:
  • this zone in which the oil drops are projected on the wall of the cyclone by the effect of the centrifugal force, this zone is ha b itu ely cylindrical in shape;
  • a liquid oil recovery zone which zone is usually cylindrical in shape
  • the cyclone separator further comprises an upper central opening, through which emerge the gases released from their oil.
  • Patent document FR 2 922 126 in the name of the Applicant, also discloses a cyclone separator in which, in order to limit the total height of the device, the conically shaped zone is removed so that the sensing zone, of shape cylindrical, communicates directly with the lower volume of storage of the collected oil. While reducing the size of the cyclone separator, this design makes it possible to increase its efficiency (for a given dimension).
  • the patent document FR 2 924 364 also in the name of the Applicant proposes a refinement which consists in placing, inside the cylindrical catchment zone and the zone conical oil recovery, a body vertically movable and possibly rotating.
  • This internal body delimits with the walls of the separator an annular gap whose section varies according to the position in height of the body, which is itself a function of the gas flow.
  • the weight of the indrocyclic cyl body thus equilibrates with the resultant of the pressure forces applied to this body, so that the velocity of the gas flow and the pressure drops remain substantially constant.
  • the passage section varies according to the gas flow rate, according to the engine speeds, which makes it possible to obtain a good separation of the low-flow oil and to limit the pressure losses to broadband.
  • the present invention aims to further improve the cyclone separators, bringing together the advantages of separators without conical zone and those separators with variable flow section, while avoiding their respective drawbacks, so as to optimize their operation and their efficiency to all flows, while limiting their size.
  • the subject of the invention is a cyclone separator, particularly designed for oil-gas separation and more particularly intended for the separation and recovery of the oil particles contained in the recycled crankcase gases, in a internal combustion engine of a motor vehicle,
  • the cyclone separator comprising, from top to bottom: an upper tangential entry of the gases containing particles and in particular drops of oil to be removed, a cylindrical zone for collecting particles and in particular liquid oil, and a lower zone of storage of the phase, such as the oil, which has been separated, while an axial output of gas, the outer body of the cyclone separator having a generally cylindrical shape with a flat bottom, without a conical lower zone,
  • this cyclone separator being essentially characterized in that is mounted vertically movable in the outer body, an inner body recessed symmetry of revolution cooperating with the outlet of the upper tangential gas inlet and / or with the departure of the axial outlet of the gases, so as to make the gas flow section variable according to the height position of said inner body.
  • the invention thus relies on the discovery that, even in the case of a cyclone separator devoid of a conical lower zone, and therefore having a generally cylindrical shape on the outside, it is possible to vary the gas flow section, in particular to the entry and / or exit of these gases.
  • the vertically movable inner body under the effect of its own weight and possibly a spring (as specified below), seals the entry and / or exit of the gases relatively rates.
  • the gas flow lifts the movable inner body which increases the gas passage section at the inlet and / or outlet of the separator, and correlatively decreases the pressure losses.
  • the inner body is raised or lowered so as to maintain a position of equilibrium.
  • the vertically movable inner body has an upper zone of generally cylindrical shape, able to mask more or less the outlet of the upper tangential gas inlet, according to the height position of said inner body.
  • the upper zone of the vertically movable inner body is extended, downwards, by a tubular portion of this movable inner body which itself constitutes the departure of the axial outlet of the gases (without any other particularity). at this level).
  • the lower part of the vertically movable inner body is designed to cooperate with a fixed central element mounted inside the cyclone separator, so as to vary the passage section from the axial outlet of the gases, according to the height position of said inner body.
  • the lower part of the vertically movable inner body can here, in particular, have a flared shape and cooperate in this case with a fixed central element of conical or frustoconical shape. According to the height position of the movable inner body, a variation of the "gap" between the base of this inner body and the top of the fixed central element is thus obtained.
  • spring means are advantageously provided to urge the movable inner body vertically downwards.
  • the vertically movable inner body is slidably mounted with a certain functional clearance in the outer body of the cyclone separator, at least one seal is advantageously provided between the vertically movable inner body and the outer body of the cyclone separator. to avoid internal leaks or short circuits.
  • a cyclone separator is obtained by virtue of the invention which combines the advantages of separators without a conical zone and separators with conic zone and cylindrical indrocyclic inner body.
  • the structure of the cyclone separator object of the invention leads to a small footprint, an increase in its efficiency at low flow rate and a reduction in high flow loss.
  • Figure 1 is a vertical sectional view of a cyclone separator according to the present invention, in a first embodiment, with the inner body in the lower position;
  • Figure 2 is a view similar to Figure 1, but with the inner body in the up position;
  • Figure 3 is a vertical sectional view of a cyclone separator according to the present invention, in a second embodiment, with the inner body in the lower position;
  • Figure 4 is a view similar to Figure 3, but with the inner body in the high position;
  • Figure 5 shows a seal mounting detail, as an alternative of the embodiment of Figures 3 and 4;
  • Figure 6 is a vertical sectional view of a cyclone separator according to the present invention, in a third embodiment.
  • a cyclone separator comprises, within a housing 1, a "cyclone" portion 2 itself, of generally cylindrical shape. ue.
  • the cyclone portion 2 comprises, from top to bottom: a top tangential inlet 3 of the gases containing oil to be removed, a cylindrical zone 4 for collecting oil drops, and a circular bottom 5.
  • the cyclone part 2 comprises also an upper axial outlet 6 for gases freed of their oil, as the flat bottom 7 of the housing 1 forms a storage volume 8 for oil recovered by capture and stored in the liquid phase.
  • a horizontal suction duct 9 which extends the upper axial outlet 6 of the gases.
  • a communication is performed by a suction hole 10 between the upper part of the storage volume 8 on the one hand and a point of the suction duct 9 on the other hand.
  • the cyclone portion 2 of the separator thus has an outer body
  • the inner body 12 has an upper zone 13 of cylindrical shape and larger diameter.
  • the upper zone 13 is extended, downwards, by a tubular portion 14 of smaller diameter, which thus sinks inside the outer body 1 1, in direction of the bottom 5.
  • the lower end 15 of the tubular portion 14 is the starting point of the axial outlet 6 of the gases.
  • the outlet of the cyclone separator creates a "natural" way a pressure drop, which is sufficient to create itself a depression in the storage volume 8, via the suction hole 10. It already results a great efficiency of the cyclone separator, and also a lack of oil projections by the upper axial outlet 6 gases. It will also be noted that the gases admitted in the cyclone portion 7 by the upper tangential inlet 3 are divided into:
  • a main flow 16 first descending helically around the tubular portion 14 of the inner body 12, then partially traversing the cylindrical area 4 of sensing and up through the inside of the tubular portion 14, to finally escape axially by the axial outlet 6 and evacuate through the suction duct 9;
  • the vertically movable inner body 12 intervenes as follows:
  • the inner body 12 occupies a position of relatively low equilibrium, in which its greater diameter zone 1 3 of greater diameter substantially covers the upper tangential inlet 3 of the gases.
  • the inner body 12 occupies a relatively high equilibrium position, under the effect of the gas flow.
  • the upper zone 13 of the inner body 12 then releases more or less completely the upper tangential inlet 3, resulting in a decrease in the pressure drop.
  • FIGS. 3 and 4 in which the elements corresponding to those already described are designated by the same numerical references, show a second embodiment.
  • the vertically movable inner body 12 has an upper zone 13 of larger diameter, extended downwards by a tubular portion 14 of smaller diameter, whose lower end 15 has a conical shape, in the manner of an inverted funnel.
  • This lower end 15 of the tubular portion 14 overcomes a fixed central element 19, of conical shape, mounted inside the cyclone portion 2 at the top of a central foot 20 itself fixed to the flat bottom 7 of the part cyclone 2. Furthermore, a helical spring 21, working in compression, is mounted between the top of the cyclone portion 2 and the vertically movable inner body 12. This inner body 12 is thus permanently urged downwards.
  • the annular gap or "gap" 22 located between the lower end 15 of the tubular portion 14 of the inner body 12, on the one hand, and the fixed central element 19 on the other hand, varies according to the height position of the inner body 12. The latter thus varies both the gas inlet section in the cyclone portion 2 and the gas outlet section.
  • the inner body 12 occupies a low equilibrium position, in which:
  • the seal 23 which is in particular an O-ring, is inserted between the vertically movable inner body 12 and the outer body 11. As shown in FIG. 5, the seal 23 is placed at the level of the upper zone 13 of the vertically movable inner body 12. Preferably, this seal 23 is supported on a frustoconical surface 24 of the outer body 1 1 of the cyclone separator, to avoid sticking effects and reduce the forces.
  • the upper zone 13 retains a generally cylindrical shape, but it has a slightly frustoconical shape, with a diameter that decreases downwardly.
  • the tubular portion 14 of the vertically movable inner body 12 has a flared shape, up to the lower end 15.
  • the fixed central element 19 has a frustoconical shape, with two different zones of conicities which give it a curved shape profile.
  • the gas flow sections vary in a non-linear manner as a function of the displacement, the section variations being made faster in the places where the pressure drops are the most important. these locations varying themselves depending on the position of the inner body 12.
  • the pressure drop variations can be compensated at best to remain constant.
  • cyclone separator described above in various embodiments, is applicable in particular to the oil-gas separation in an internal combustion engine, in particular for the recovery of the oil particles contained in the recycled crankcase gases.
  • cyclone separator being, in this case of application, housed under the cylinder head cover of the engine.

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Abstract

Le séparateur comporte un corps extérieur (11) de forme globalement cylindrique, à fond plat, avec une entrée supérieure tangentielle (3)des gaz et une sortie axiale (6) des gaz, ainsi qu'une zone cylindrique (4) de captage et une zone inférieure (8) de stockage de la phase séparée. Dans le corps extérieur (11) est monté mobile verticalement un corps intérieur (12) évidé à symétrie de révolution, qui coopère avec le débouché de l'entrée supérieure tangentielle (3) des gaz et/ou avec le départ de la sortie axiale (6) des gaz, de manière à rendre la section de passage des gaz variable selon la position en hauteur du corps intérieur (12). Application à la séparation huile-gaz, en particulier pour la récupération des particules d'huile contenues dans les gaz de carter recyclés d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile.

Description

Séparateur à cyclone
La présente invention se rapporte, d'une façon générale, aux dispositifs séparateurs du genre de ceux connus sous la désignation de « cyclone », qui réalisent la séparation liquide-gaz des phases en aérosol. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à un séparateur à cyclone, adapté pour la séparation huile-gaz dans le domaine des moteurs à combustion interne, et encore plus particulièrement un séparateur à cyclone prévu pour la séparation et la récupération des particules d'huile contenues dans les gaz de carter recyclés, dans un moteur à combustion interne de véhicule automobile.
D'une manière généralement connue, un tel séparateur à cyclone comprend, de haut en bas :
- Une entrée supérieure tangentielle des gaz renfermant des gouttes d'huile à éliminer ;
- Une zone de captage, dans laquelle les gouttes d'huile sont projetées sur la paroi du cyclone par l'effet de la force centrifug e , cette zon e éta nt ha b itu ellement de forme cylindrique ;
- Une zone de récupération de l'huile liquide, zone qui est habituellement de forme cylindrique ;
- Une boîte inférieure formant volume de stockage de l'huile recueillie.
Le séparateur à cyclone comprend encore une ouverture centrale supérieure, par laquelle ressortent les gaz libérés de leur huile.
A titre d'exemples de séparateurs à cyclone classiques, caractérisés notamment par une zone de récupération possédant une forme conique, il est fait référence aux documents de brevets FR 2 738 758 et EP 0 972 572.
Par le document de brevet FR 2 922 126, au nom du Demandeur, on connaît aussi un séparateur à cyclone dans lequel, pour limiter la hauteur totale du dispositif, la zone de forme conique est supprimée de sorte que la zone de captage, de forme cylindrique, communique directement avec le volume inférieur de stockage de l'huile recueillie. Tout en réduisant l'encombrement du séparateur à cyclone, cette conception permet d'en augmenter l'efficacité (pour une dimension donnée). Pour un séparateur à cyclone qui conserve une zone de récupération de forme conique, le document de brevet FR 2 924 364 également au nom du Demandeur propose un perfectionnement qui consiste à placer, à l'intérieur de la zone cylindrique de captage et de la zone conique de récupération de l'huile, un corps mobile verticalement et éventuellement rotatif. Ce corps interne, de forme générale cylindro-conique, délimite avec les parois du séparateur un interstice annulaire dont la section varie selon la position en hauteur de ce corps, qui est elle-même fonction du débit gazeux. Le poids du corps cyl indro-conique s'équilibre ainsi avec la résultante des forces de pression appliquées sur ce corps, de telle sorte que la vitesse du flux gazeux et les pertes de charge restent sensiblement constantes. On obtient donc, par ce moyen , une efficacité elle-même constante du séparateur à cyclone, sans induire des pertes de charge supplémentaires. En particulier, dans l'application concernée, la section de passage varie en fonction du débit gazeux, selon les régimes du moteur, ce qui permet d'obtenir une bonne séparation de l'huile à bas débit et de limiter les pertes de charge à haut débit.
Toutefois, cette dernière solution technique est spécifique à un séparateur à cyclone avec zone de récupération de forme conique, et ainsi elle ne permet pas de réduire l'encombrement du séparateur.
La présente invention vise à perfectionner encore plus fortement les séparateurs à cyclone, en réunissant les avantages des séparateurs sans zone conique et ceux des séparateurs avec section de passage variable, tout en évitant leurs inconvénients respectifs, de manière à optimiser leur fonctionnement et leur efficacité à tous débits, tout en limitant leur encombrement.
A cet effet, l'invention a pour objet un séparateur à cyclone, en particul ier prévu pour la séparation huile-gaz et plus particulièrement prévu pour la séparation et la récupération des particules d'huile contenues dans les gaz de carter recyclés, dans un moteur à combustion interne de véhicule automobile,
le séparateur à cyclone comportant, de haut en bas : une entrée supérieure tangentielle des gaz contenant des particules et notamment des gouttes d'huile à éliminer, une zone cylindrique de captage des particules et notamment de l'huile liquide, et une zone inférieure de stockage de la phase, telle que l'huile, qui a été séparée, tandis qu'est prévue une sortie axiale des gaz, le corps extérieur du séparateur à cyclone possédant une forme globalement cylindrique à fond plat, sans zone inférieure conique,
ce séparateur à cyclone étant essentiellement caractérisé par le fait qu'est monté mobile verticalement, dans le corps extérieur, un corps intérieur évidé à symétrie de révolution coopérant avec le débouché de l'entrée supérieure tangentielle des gaz et/ou avec le départ de la sortie axiale des gaz, de manière à rendre la section de passage des gaz variable selon la position en hauteur dudit corps intérieur.
L'invention repose ainsi sur la découverte que, même dans le cas d'un séparateur à cyclone dépourvu de zone inférieure conique, donc présentant extérieurement une forme globalement cylindrique, il est possible de faire varier la section de passage des gaz, en particulier à l'entrée et/ou à la sortie de ces gaz.
Plus précisément, en fonctionnement, le corps intérieur mobile verticalement, sous l'effet de son propre poids et éventuellement d'un ressort (comme précisé plus bas), obture de façon relativement importante l'entrée et/ou la sortie des gaz aux faibles débits. A l'inverse, aux débits élevés, le flux gazeux soulève le corps intérieur mobile ce qui augmente la section de passage des gaz à l'entrée et/ou à la sortie du séparateur, et fait corrélativement diminuer les pertes de charge. Le corps intérieur se soulève ou s'abaisse ainsi, de manière à conserver une position d'équilibre.
Avantageusement, le corps intérieur mobile verticalement possède une zone supérieure d'allure générale cylindrique, apte à masquer plus ou moins le débouché de l'entrée supérieure tangentielle des gaz, selon la position en hauteur dudit corps intérieur.
Dans le mode de réalisation le plus simple, la zone supérieure du corps intérieur mobile verticalement est prolongée, vers le bas, par une partie tubulaire de ce corps intérieur mobile qui constitue elle-même le départ de la sortie axiale des gaz (sans autre particularité à ce niveau).
Toutefois, selon un mode de réalisation préféré du séparateur à cyclone objet de l'invention, la partie inférieure du corps intérieur mobile verticalement est prévue pour coopérer avec un élément central fixe monté à l'intérieur du séparateur à cyclone, de manière à faire varier la section de passage au départ de la sortie axiale des gaz, selon la position en hauteur dudit corps intérieur. La partie inférieure du corps intérieur mobile verticalement peut ici, notamment, présenter une forme évasée et coopérer dans ce cas avec un élément central fixe d'allure conique ou tronconique. Selon la position en hauteur du corps intérieur mobile, on obtient ainsi une variation de « l'entrefer » entre la base de ce corps intérieur et le sommet de l'élément central fixe.
Dans tous les cas, des moyens à ressort sont avantageusement prévus pour solliciter le corps intérieur mobile verticalement vers le bas.
Le corps intérieur mobile verticalement étant monté coulissant avec un certain jeu fonctionnel dans le corps extérieur du séparateur à cyclone, on prévoit encore avantageusement au moins un joint d'étanchéité placé entre le corps intérieur mobile verticalement et le corps extérieur du séparateur à cyclone, de manière à éviter les fuites ou courts-circuits internes.
Dans l'ensemble, on obtient grâce à l'invention un séparateur à cyclone qui cumule les avantages des séparateurs dépourvus de zone conique et des séparateurs avec zone con ique et corps intérieu r mobile cyl indro- conique. Ainsi, la structure du séparateur à cyclone objet de l'invention conduit à un faible encombrement, une augmentation de son efficacité à bas débit et une réduction des pertes de charge à haut débit.
De plus, le fond plat de ce séparateur à cyclone, combiné à une aspiration en un point bas unique et à un ressort qui comprime l'écoulement gazeux, permet d'avoir une impaction également dans la zone inférieure du séparateur, d'où une efficacité encore augmentée notamment à bas débit, pour un même encombrement.
De toute façon l'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages seront mis en évidence, à l'aide de la description qui suit et en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de ce séparateur à cyclone :
Figure 1 est une vue en coupe verticale d'un séparateur à cyclone conforme à la présente invention, dans un premier mode de réalisation, avec le corps intérieur en position basse ;
Figure 2 est une vue similaire à la figure 1 , mais avec le corps intérieur en position haute ;
Figure 3 est une vue en coupe verticale d'un séparateur à cyclone conforme à la présente invention, dans un deuxième mode de réalisation, avec le corps intérieur en position basse ;
Figure 4 est une vue similaire à la figure 3, mais avec le corps intérieur en position haute ; Figure 5 représente un détail de montage de joint, en tant que variante du mode de réalisation des figures 3 et 4 ;
Figure 6 est une vue en coupe verticale d'un séparateur à cyclone conforme à la présente invention, dans un troisième mode de réalisation.
En se référant d'abord aux figures 1 et 2 qui montrent un premier mode de réalisation, un séparateur à cyclone comprend, à l'intérieur d'un boîtier 1 , une partie « cyclone » 2 proprement dite, de forme globalement cyl i ndriq ue . La partie cyclone 2 com porte, de haut en bas : une entrée supérieure tangentielle 3 des gaz contenant de l'huile à éliminer, une zone cylindrique 4 de captage des gouttes d'huile, et un fond circulaire 5. La partie cyclone 2 comporte aussi une sortie axiale 6 supérieure pour les gaz débarrassés de leur huile, tand is que le fond plat 7 d u boîtier 1 forme un volume de stockage 8 pour l'huile récupérée par captage et stockée en phase liquide.
Dans la partie supérieure du séparateur à cyclone s'étend un conduit d'aspiration 9 horizontal, qui prolonge la sortie axiale 6 supérieure des gaz. Une communication est réalisée par un trou d'aspiration 10 entre la partie haute du volume de stockage 8 d'une part et un point du conduit d'aspiration 9 d'autre part.
La partie cyclone 2 du séparateur possède ainsi un corps extérieur
1 1 fixe, de forme cylindrique et à fond plat, sans zone inférieure conique. A l'intérieur du corps extérieur 1 1 cylindrique est monté coaxialement un corps intérieur 12, à symétrie de révolution, le corps intérieur 12 étant mobile verticalement relativement au corps extérieur 1 1 .
Le corps intérieur 12 possède une zone supérieure 13 d'allure cylindrique et de plus grand diamètre. La zone supérieure 13 est prolongée, vers le bas, par une partie tubulaire 14 de plus petit diamètre, qui s'enfonce ainsi à l'intérieur du corps extérieur 1 1 , en d irection du fond 5. L'extrémité inférieure 15 de la partie tubulaire 14 constitue le point de départ de la sortie axiale 6 des gaz.
En fonctionnement, la sortie du séparateur à cyclone crée de façon « naturelle » une perte de charge, qui est suffisante pour créer elle-même une dépression dans le volume de stockage 8, par l'intermédiaire du trou d'aspiration 10. Il en résulte déjà une grande efficacité du séparateur à cyclone, et aussi une absence de projections d'huile par la sortie axiale 6 supérieure des gaz. On notera aussi que les gaz adm is dans la partie cyclone 7 par l'entrée supérieure tangentielle 3 se divisent en :
- Un écoulement principal 16 d'abord descendant en hélice autour de la partie tubulaire 14 du corps intérieur 12, puis parcourant partiellement la zone cylindrique 4 de captage et remontant par l'intérieur de la partie tubulaire 14, pour finalement s'échapper axialement par la sortie axiale 6 et s'évacuer par le conduit d'aspiration 9 ;
- U n écou lement seconda ire 1 7 descendant j usq u 'au fond circulaire 5 de la partie cyclone 2, pour s'en échapper par un interstice annulaire 1 8 et parcourir le volume de stockage 8, avant de traverser le trou d'aspiration 10 pour finalement rejoindre le conduit d'aspiration 9 et se réunir à l'écoulement principal 16.
De plus, le corps intérieur 12 mobile verticalement intervient comme suit :
Aux faibles débits gazeux, comme le montre la figure 1 , le corps intérieur 12 occupe une position d'équilibre relativement basse, dans laquelle sa zone supérieure 1 3 de plus grand diamètre recouvre de façon importante l'entrée supérieure tangentielle 3 des gaz.
Aux débits élevés, comme le montre la figure 2, le corps intérieur 12 occupe une position d'équilibre relativement haute, sous l'effet du flux gazeux. La zone supérieure 13 du corps intérieur 12 dégage alors plus ou moins complètement l'entrée supérieure tangentielle 3, d'où une diminution de la perte de charge.
Les figures 3 et 4, sur lesquelles les éléments correspondants à ceux déjà décrits sont désignés par les mêmes repères numériques, montrent un deuxième mode de réalisation.
Dans celui-ci, le corps intérieur 12 mobile verticalement comporte une zone supérieure 13 de plus grand diamètre, prolongée vers le bas par une partie tubulaire 14 de plus petit diamètre, dont l'extrémité inférieure 15 présente une forme conique, à la manière d'un entonnoir renversé.
Cette extrémité inférieure 15 de la partie tubulaire 14 surmonte un élément central fixe 19, de forme conique, monté à l'intérieur de la partie cyclone 2 au sommet d'un pied central 20 fixé lui-même sur le fond plat 7 de la partie cyclone 2. Par ailleurs, un ressort hélicoïdal 21 , travaillant en compression, est monté entre le sommet de la partie cyclone 2 et le corps intérieur 12 mobile verticalement. Ce corps intérieur 12 est ainsi sollicité en permanence vers le bas.
Ainsi, au cours du fonctionnement du séparateur à cyclone, l'interstice annulaire ou « entrefer » 22, situé entre l'extrémité inférieure 15 de la partie tubulaire 14 du corps intérieur 12, d'une part, et l'élément central fixe 19, d'autre part, varie en fonction de la position en hauteur du corps intérieur 12. Ce dernier fait donc varier aussi bien la section d'entrée des gaz dans la partie cyclone 2 que la section de sortie des gaz.
Plus particulièrement, aux faibles débits gazeux, comme le montre la figure 3, le corps intérieur 12 occupe une position d'équilibre basse, dans laquelle :
- sa zone supérieure 13 de plus grand diamètre recouvre de façon importante l'entrée supérieure tangentielle 3 des gaz ;
- l'extrémité inférieure 15 de sa partie tubulaire 14 de plus petit diamètre est rapprochée de l'élément central fixe 19, ce qui limite la section de sortie.
Au contraire, aux débits élevés, comme le montre la figure 4, le corps intérieur 12 occupe une position d'équilibre haute, dans laquelle :
- sa zone supérieure 13 dégage plus ou moins complètement l'entrée supérieure tangentielle 3 ;
- l'extrémité inférieure 15 de sa partie tubulaire 14 est éloignée de l'élément central fixe 19, ce qui accroît la section de sortie.
Pour éviter les fuites internes aux bas débits, un joint d'étanchéité
23, qui est notamment un joint torique, est inséré entre le corps intérieur 12 mobile verticalement et le corps extérieur 1 1 . Comme le montre la figure 5, le joint d'étanchéité 23 est placé au niveau de la zone supérieure 13 du corps intérieur 12 mobile verticalement. De préférence, ce joint d'étanchéité 23 prend appui sur une surface tronconique 24 du corps extérieur 1 1 du séparateur à cyclone, pour éviter les effets de collage et diminuer les efforts.
Enfin, en se référant à la figure 6, on décrira un troisième mode de réalisation qui peut être considéré comme une évolution du deuxième mode de réalisation venant d'être décrit, cette évolution tendant vers une optimisation de certaines formes internes du séparateur à cyclone. Ainsi, dans la région supérieure du corps intérieur 12 mobile verticalement, la zone supérieure 13 conserve une allure générale cylindrique, mais elle présente une forme légèrement tronconique, avec un diamètre qui décroît vers le bas.
Dans toute sa moitié inférieure, la partie tubulaire 14 du corps intérieur 12 mobile verticalement présente une forme évasée, jusqu'à l'extrémité inférieure 15. L'élément central fixe 19 présente une forme tronconique, avec deux zones de conicités différentes qui lui confèrent un profil d'allure incurvée.
Grâce à de telles formes, lorsque le corps intérieur 12 se déplace verticalement, les sections de passage des gaz varient de façon non linéaire en fonction du déplacement, les variations de section étant rendues plus rapides aux endroits où les pertes de charge sont les plus importantes, ces endroits variant eux-mêmes en fonction de la position du corps intérieur 12. Les variations de perte de charge peuvent ainsi être compensées au mieux pour rester constantes.
Le séparateur à cyclone, décrit ci-dessus dans divers modes de réalisation, est applicable notamment à la séparation huile-gaz dans un moteur à combustion interne, en particulier pour la récupération des particules d'huile contenues dans les gaz de carter recyclés, le séparateur à cyclone étant, dans ce cas d'application, logé sous le couvre-culasse du moteur.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce séparateur à cyclone qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe, quels que soient notamment les détails de forme de la partie cyclone et du corps intérieur mobile verticalement, et quelle que soit la nature des fluides ou autres matières traités par le séparateur. Entrent également dans le cadre de l'invention tous aménagements additionnels, tels que l'ajout de butées limitant la course verticale ou le jeu radial du corps intérieur et/ou amortissant l'arrivée en fin de course de ce corps intérieur.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Séparateur à cyclone, en particulier prévu pour la séparation huile-gaz et plus particulièrement prévu pour la séparation et la récupération des particules d'huile contenues dans les gaz de carter recyclés, dans un moteur à combustion interne de véhicule automobile,
le séparateur à cyclone comportant, de haut en bas :
- une entrée supérieure tangentielle (3) des gaz contenant des particules et notamment des gouttes d'huile à éliminer,
- une zone cylindrique (4) de captage des particules et notamment de l'huile liquide, et
- une zone inférieure (8) de stockage de la phase, telle que l'huile, qui a été séparée,
tandis qu'est prévue une sortie axiale (6) des gaz,
le séparateur à cyclone comportant en outre un corps extérieur (1 1 ) possédant une forme globalement cylindrique à fond plat (5, 7), sans zone inférieure conique,
le séparateur à cyclone étant caractérisé en ce qu'un corps intérieur (12) est monté mobile verticalement dans le corps extérieur (1 1 ), le corps intérieur (12) étant évidé à symétrie de révolution et coopérant avec le débouché de l'entrée supérieure tangentielle (3) des gaz et/ou avec le départ de la sortie axiale (6) des gaz, de manière à rendre la section de passage des gaz variable selon la position en hauteur dudit corps intérieur (12).
2. Séparateur à cyclone selon la revendication 1 , caractérisé en ce q ue le corps intérieur (1 2) possède une zone supérieure (1 3) d'allure cylindrique, apte à masquer plus ou moins le débouché de l'entrée supérieure tangentielle (3) des gaz, selon la position en hauteur dudit corps intérieur (12).
3. Séparateur à cyclone selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite zone supérieure (1 3) du corps intérieur (12) possède une forme légèrement tronconique, de diamètre décroissant vers le bas.
4. Séparateur à cyclone selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la zone supérieure (13) du corps intérieur (12) est prolongée, vers le bas, par une partie tubulaire (14) de ce corps intérieur (12) qui constitue elle- même le départ de la sortie axiale (6) des gaz.
5. Séparateur à cyclone selon l 'une des revend ications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie inférieure (15) du corps intérieur (12) est prévue pour coopérer avec u n élément centra l fixe ( 1 9) monté à l ' i ntérieu r d u séparateur à cyclone, de manière à faire varier la section de passage au départ de la sortie axiale (6) des gaz selon la position en hauteur dudit corps intérieur (12).
6. Séparateur à cyclone selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie inférieure (15) du corps intérieur (1 2) présente une forme évasée et coopère avec un élément central fixe (19) d'allure conique ou tronconique.
7. Séparateur à cyclone selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'élément central fixe (19) possède un pied (20) fixé sur le fond plat (7) du corps extérieur (1 1 ).
8. Séparateur à cyclone selon l 'u ne des revend ications 1 à 7, caractérisé en ce que des moyens à ressort (21 ) sont prévus pour solliciter le corps intérieur (12) vers le bas.
9. Séparateur à cyclone selon l 'une des revend ications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un joint d'étanchéité (23) est placé entre le corps intérieur (12) et le corps extérieur (1 1 ).
10. Séparateur à cyclone selon l'ensemble des revend ications 2 et 9, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (23) est placé au niveau de la zone supérieure (13) du corps intérieur (12).
1 1 . Séparateur à cyclone selon la revendication 10, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (23) prend appui sur une surface tronconique (24) du corps extérieur (1 1 ).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101584584B1 (ko) * 2014-02-26 2016-01-13 (주) 테크윈 일체형 기액 분리기

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104612783B (zh) * 2015-01-16 2017-02-01 常州机电职业技术学院 一种发动机油气分离器
CN208389572U (zh) * 2015-07-01 2019-01-18 西门子公司 具有用于从空气流中分离出颗粒的分离设备的轨道车辆
NO343290B1 (en) 2015-11-09 2019-01-21 Fmc Kongsberg Subsea As Solids separator
CN105381891B (zh) * 2015-11-24 2017-05-03 东北石油大学 一种提升旋流器分离效率的调节装置
JP7464585B2 (ja) * 2018-08-27 2024-04-09 シエラ・スペース・コーポレイション 水安定化による低重力水捕捉装置
KR102540648B1 (ko) * 2021-06-28 2023-06-07 디와이피엔에프 주식회사 원료의 분진 제거 장치

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB756741A (en) * 1953-07-01 1956-09-12 Angus Robertson Murray Improvements relating to apparatus for separating liquid from a gaseous fluid stream
GB2116457A (en) * 1982-03-13 1983-09-28 British Petroleum Co Plc Inlet mechanism for cyclone separator
FR2588778A1 (fr) * 1985-10-23 1987-04-24 Total Petroles Separateur a vortex liquide
FR2738758A1 (fr) 1995-09-15 1997-03-21 Gec Alsthom Stein Ind Separateur centrifuge en particulier pour chaudiere a lit fluidise circulant
EP0972572A2 (fr) 1998-06-08 2000-01-19 Romualdo Luis Ribera Salcedo Cyclones à haute efficacité
EP1779911A1 (fr) * 2005-10-28 2007-05-02 M-I Epcon As Réservoir de séparation.
FR2922126A1 (fr) 2007-10-12 2009-04-17 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif separateur a cyclone, en particulier pour la recuperation d'huile.
FR2924364A1 (fr) 2007-11-30 2009-06-05 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif separateur a cyclone, en particulier pour la separation gaz-huile

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3597901A (en) * 1968-07-30 1971-08-10 Fuller Co Gas scrubber, entrainment separator and combination thereof
CH576820A5 (fr) * 1974-04-16 1976-06-30 Escher Wyss Gmbh
GB9313614D0 (en) * 1993-07-01 1993-08-18 Serck Baker Ltd Separation apparatus
US6311986B1 (en) * 1999-02-15 2001-11-06 Hudson Products Corporation Seal joint between internals and pressure vessel inlet for separator arrangement
US6096121A (en) * 1999-02-15 2000-08-01 Hudson Products Corporation Seal joint for multiple internal separator arrangement
KR100594194B1 (ko) * 2003-09-30 2006-06-30 삼성광주전자 주식회사 진공청소기용 사이클론 집진장치
CN1887435A (zh) * 2005-06-29 2007-01-03 乐金电子(天津)电器有限公司 多重旋流集尘装置
DE102006024820A1 (de) * 2006-05-29 2007-12-13 Mahle International Gmbh Einrichtung zur Trennung eines Gas-Flüssigkeitsgemisches, insbesondere bei der Entlüftung eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors
DE102007008672A1 (de) * 2007-02-20 2008-09-04 Dichtungstechnik G. Bruss Gmbh & Co. Kg Zylinderkopfhaube für einen Verbrennungsmotor
FR2981859B1 (fr) * 2011-10-27 2013-11-15 Coutier Moulage Gen Ind Procede et dispositif pour la decantation d'huile contenue dans un flux gazeux

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB756741A (en) * 1953-07-01 1956-09-12 Angus Robertson Murray Improvements relating to apparatus for separating liquid from a gaseous fluid stream
GB2116457A (en) * 1982-03-13 1983-09-28 British Petroleum Co Plc Inlet mechanism for cyclone separator
FR2588778A1 (fr) * 1985-10-23 1987-04-24 Total Petroles Separateur a vortex liquide
FR2738758A1 (fr) 1995-09-15 1997-03-21 Gec Alsthom Stein Ind Separateur centrifuge en particulier pour chaudiere a lit fluidise circulant
EP0972572A2 (fr) 1998-06-08 2000-01-19 Romualdo Luis Ribera Salcedo Cyclones à haute efficacité
EP1779911A1 (fr) * 2005-10-28 2007-05-02 M-I Epcon As Réservoir de séparation.
FR2922126A1 (fr) 2007-10-12 2009-04-17 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif separateur a cyclone, en particulier pour la recuperation d'huile.
FR2924364A1 (fr) 2007-11-30 2009-06-05 Coutier Moulage Gen Ind Dispositif separateur a cyclone, en particulier pour la separation gaz-huile

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101584584B1 (ko) * 2014-02-26 2016-01-13 (주) 테크윈 일체형 기액 분리기

Also Published As

Publication number Publication date
FR2988307A1 (fr) 2013-09-27
CN104203423A (zh) 2014-12-10
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JP2015517049A (ja) 2015-06-18

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