SÉPARATEUR DYNAMIQUE POUR MATÉRIAUX PULVÉRULENTS ET MÉTHODE DE SÉPARATION CORRESPONDANTE

Description

[0001] La présente invention concerne la classification de poudres de granulométries variées, dans un séparateur dynamique traversé par un flux gazeux, généralement de l'air.

[0002] La classification de poudres ou de grains en deux fractions granulométrique peut se faire en suspension dans de l'air, au moyen de séparateurs dynamiques. Ces séparateurs utilisent pour séparer les particules en fonction de leur taille, les forces créées par le mouvement de l'air et par les organes rotatifs de séparation.

[0003] La génération de séparateurs la plus récente est communément désignée comme la « troisième génération ». A partir d'un produit brut de même granulométrie, ces séparateurs permettent d'extraire plus de fines, dans un intervalle granulométrique choisi, que les appareils des générations antérieures.

[0004] Ils sont dotés d'un ou plusieurs rotors à axes verticaux, munis en périphérie de pales de sélection fixes, généralement radiales. Ces rotors, ou cage de sélection, sont aussi désignés sous le terme de « cage d'écureuil ». Les matières à séparer sont des poudres, souvent d'origine minérale, tel que du ciment, de la chaux ou des calcaires, dont le spectre granulométrique peut aller de quelques microns à plusieurs millimètres.

[0005] Les principes de fonctionnement de cette famille de séparateurs sont décrits, entre autres, dans les documents USP 4, 551,241 et EP 0 023 320.

[0006] Dans les appareils de troisième génération, tel que celui schématisé en coupe sur la figure 1, la séparation des particules se déroule dans un volume annulaire restreint, appelé « chambre de sélection » 3, délimité, du coté externe, par les ventelles fixes 5 de guidage de l'air de sélection 4, et, du coté interne, par les pales du rotor de sélection 6. Le rotor 6 est solidaire d'un arbre vertical 8 qui le met en rotation.

[0007] La matière à sélecter est généralement alimentée par gravité, au travers de plusieurs goulottes d'entrée matière 1, réparties à la partie supérieure de la chambre de sélection 3. La matière sortant des goulottes tombe ensuite sur un plateau annulaire de répartition 2, qui la centrifuge, afin de la distribuer uniformément dans la chambre de sélection 3. Il existe aussi des séparateurs ou la matière à sélecter est amenée dans la chambre de sélection, en suspension dans l'air 4, au travers des ventelles de guidage 5.

[0008] Chaque particule entrant dans la chambre de sélection 3 est soumise à la résultante de la force de gravité, de la force centrifuge initiée par la rotation de la turbine 6 et de la force de résistance de l'air de sélection 4 introduit au travers des ventelles 5. Les particules les plus légères, appelées fines, pénètrent à l'intérieur de la chambre de sélection 7 où elles sont entrainées par l'air vers le conduit de sortie 9. Les particules les plus lourdes, appelées rejets, tombent par gravité dans la chambre des refus 10 d'où elles sont évacuées, par gravité, au travers de l'orifice de sortie 11.

[0009] La qualité de la séparation est quantifiée par des paramètres issus d'une courbe dite de Tromp, qui permet de connaître, pour une tranche granulométrique donnée, les quantités de fines piégées dans les refus.

[0010] Le point de coupure est la dimension pour laquelle toute particule inférieure à cette dimension est classée dans les fines et toute particule supérieure à cette dimension est classée dans les refus. Le point de coupure recherché est obtenu en faisant varier la vitesse de rotation du rotor de sélection. En effet une augmentation de cette vitesse de rotation augmente la composante de la force centrifuge, et permet donc à des particules plus petites de compenser la force du courant d'air par la force centrifuge, et ainsi d'avoir le temps de tomber par gravité dans la chambre des refus 10. Cela réduit donc le diamètre de coupure.

[0011] D'après l'expérience industrielle acquise sur les séparateurs de troisième génération, la qualité de séparation évolue de façon non linéaire, en sens inverse du critère de concentration en chambre de sélection, critère mesurant le rapport entre la quantité de matière alimentant la chambre et le débit d'air qui la traverse. En d'autres termes, quand la masse de particules par mètre cube d'air augmente, la qualité de séparation baisse. Par conséquent, toute augmentation de la qualité de coupure n'est possible que par une diminution notable de cette concentration. Pour un débit de matière donné, cette diminution nécessite d'augmenter la quantité d'air traversant le séparateur et donc le volume de la chambre de sélection, ce qui accroit la taille du séparateur et sa consommation énergétique, obérant souvent la rentabilité de l'investissement, en regard de la valeur commerciale du produit à sélecter. Or, par conception, un séparateur de troisième génération ne dispose que de deux paramètres de réglage qui sont la vitesse de rotation du rotor et, dans une plage restreinte généralement à +/-10 % de sa valeur nominale, le débit d'air de ventilation.

[0012] Le document EP0 250 747 divulgue un séparateur ayant un premier volume de séparation, duquel les fines partent directement vers la sortie. Les rejets sont conduits vers un deuxième volume de séparation situé en dessous, lequel améliore la qualité de séparation des rejets grossiers en en retirant d'avantage de fines. Néanmoins cette solution ne permet pas de réduire le débit d'air nécessaire, mais nécessite au contraire de l'augmenter pour alimenter les deux volumes de séparation. Elle ne permet donc pas d'améliorer significativement la qualité de coupure pour un rapport donné du débit massique de particules au volume d'air.

[0013] Le document EP0 492 062 qui est considère comme l'état de la technique le plus proche divulgue un séparateur selon le préambule de la revendication 1, à deux volumes de séparation concentriques, visant à permettre la production d'au moins trois flux de matière de dimensions différente, avec une qualité de séparation améliorée, mais néanmoins insuffisante. Une telle solution ne permet pas de réduire la quantité d'air.

[0014] Le document DD 241 869 divulgue un séparateur à deux volumes de séparation concentriques, avec des rotors tournant en sens inverse l'un de l'autre pour provoquer une différence de vitesse plus importante, et augmenter le débit de matière traitée à dimension constante. Une telle solution ne permet néanmoins pas d'améliorer la qualité de séparation.

[0015] La présente invention propose une solution permettant d'éviter au moins une partie des inconvénients précités, et concerne un séparateur dont la disposition interne des organes de classification permet de fractionner la sélection, ce qui conduit à réduire sensiblement les taux de concentration finaux, sans augmentation du volume d'air requis.

[0016] Par rapport à un séparateur de troisième génération, il en résulte, soit un gain en quantité de fines produites, soit à même quantité de fines, une diminution de la quantité d'air requise, ou encore un compromis des deux.

[0017] A cet effet, elle propose un séparateur dynamique pour matériaux pulvérulents, tels que du ciment, de la chaux ou des matières crues selon la revendication 1, comprenant un rotor primaire, mobile en rotation autour d'un axe vertical, doté de pales de sélection primaires disposées à sa périphérie de sorte à balayer, lors de la rotation du rotor primaire, un cylindre circulaire creux, un rotor secondaire doté de pales de sélection secondaires disposées à sa périphérie, une partie desdites pales de sélection secondaires étant situées à l'intérieur dudit cylindre, de sorte à former une chambre de sélection secondaire entre lesdites pales de sélection primaires et lesdites pales de sélection secondaires, et des ventelles de guidage situées à l'extérieur dudit cylindre de sorte à former une chambre de sélection primaire entre lesdites ventelles de guidage et lesdites pales de sélection primaires. Ce séparateur dynamique est particulier en ce que lesdites pales de sélection secondaires et lesdites ventelles de guidage débordent sous ledit cylindre, de sorte à former, sous ledit cylindre entre lesdites ventelles de guidage et lesdites pales de sélection secondaires, une chambre de sélection des refus, destinée à faire subir une opération de séparation complémentaire aux refus venant des chambres de sélection primaire et secondaire. De cette façon la chambre de sélection secondaire récupère un air déchargé d'une partie des refus, et donc avec une concentration en matière plus faible. Pour un débit d'air donné, cela permet d'obtenir des performances améliorées en termes de qualité de séparation. De plus, la chambre de sélection des refus permet de créer un deuxième flux de fines, et d'améliorer le débit global de production de fines

[0018] Selon d'autres caractéristiques :

• le rotor secondaire peut comporter un diaphragme disposé sensiblement au niveau de l'extrémité inférieure des pales de sélection dudit rotor primaire de sorte à limiter les déplacements d'air entre une partie inférieure située sous ledit diaphragme et une partie supérieure située au-dessus dudit diaphragme du rotor secondaire ; cette disposition permet de régler le flux relatif d'air entre celui qui traverse les deux chambres de sélection primaire et secondaire, et celui qui traverse la chambre de sélection des refus ; cela permet d'éviter qu'une majorité d'air passe par la chambre de sélection des refus, ce qui réduirait la performance globale en réduisant l'opération de sélection des chambres primaire et secondaire de sélection,
• lesdites ventelles de guidage peuvent être inclinées par rotation autour de leur axe vertical, de sorte à orienter le flux d'air entrant et lui conférer une vitesse tangentielle ; cela permet de réduire la charge des arbres d'entraînement des rotors primaire et secondaire,
• la hauteur des pales de sélection du rotor primaire peut être comprise entre la moitié et les trois quarts de la hauteur des pales de sélection du rotor secondaire ; une telle proportion permet d'obtenir des résultats particulièrement avantageux,
• au moins un des rotors peut être équipé d'un moyen apte à rendre sa vitesse de rotation réglable, ce qui permet de régler les points de coupure de chaque chambre de sélection, jusqu'à obtenir un résultat optimal,
• ledit séparateur peut comprendre un plateau de distribution disposé au-dessus des rotors primaire et secondaire apte à distribuer le flux d'entrée matière sous l'effet de la force centrifuge,
• ledit séparateur peut comprendre une sortie pour les fines située au-dessus du rotor secondaire,
• ledit séparateur peut comprendre une sortie pour les fines située en-dessous du rotor secondaire,

[0019] L'invention concerne également un procédé de séparation dynamique selon la revendication 9 par le moyen d'un séparateur selon l'invention alimenté par un gaz de sélection, par exemple de l'air de sélection. Ce procédé est particulier en ce que la vitesse angulaire du rotor primaire est inférieure à celle du rotor secondaire.

[0020] Selon d'autres caractéristiques :

• l'alimentation en matière fraiche peut être faite par gravité et dispersée, sous l'effet de la force centrifuge, par un plateau de distribution situé au dessus des rotors de sélection,
• l'alimentation en matière pulvérulente peut se faire en suspension dans le gaz de sélection, au travers des ventelles de guidage au niveau des chambres de sélection primaire et secondaire, un gaz exempt de matière pulvérulente étant introduit par l'intermédiaire d'un conduit de répartition enveloppant les ventelles de guidage au niveau de la chambre de sélection des refus,
• ledit gaz de sélection peut être un gaz chaud, de sorte que les matériaux pulvérulents sèchent pendant leur passage dans ledit séparateur.

[0021] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :

• la figure 1 représente, en coupe, un séparateur de troisième génération de l'état de la technique,
• la figure 2 représente, en coupe, un séparateur selon un premier mode de réalisation de l'invention,
• la figure 3 représente, en coupe, un séparateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,
• La figure 4 représente une des dispositions possibles du schéma aéraulique de classification, pour un séparateur alimenté en matière par voie gravitaire, conformément à la figure 2.
• la figure 5 représente une des dispositions possibles du schéma aéraulique de classification, pour un séparateur alimenté en matière par voie pneumatique, conformément à la figure 3.

[0022] Le séparateur selon l'invention est illustré, dans une des configurations possibles, par la figure 2. Il comporte un rotor primaire 6 entraîné par un arbre primaire 19 et un rotor secondaire 14 coaxial au rotor primaire 6 et entraîné par un arbre secondaire 8. Les pales de sélection du rotor primaire 6 définissent un cylindre qu'ils balayent lors de la rotation du rotor. Le volume annulaire formé par l'espace entre les ventelles de guidage 5 et les pales de sélection du rotor primaire 6 forment la chambre de sélection primaire 3. L'espace annulaire contigu, délimité par les pales de sélection du rotor primaire 6 et du rotor secondaire 14, constitue la chambre de sélection secondaire 7, les pales de sélection secondaires étant disposées au moins pour partie à l'intérieur du cylindre décrit ci-dessus. Elles sont disposées à une distance plus proche de l'axe que les pales de sélection du rotor primaire 6, et décrivent un cylindre de rayon plus petit à l'intérieur du cylindre correspondant aux pales de sélection du rotor primaire 6. Un joint d'étanchéité 18 permet d'éviter que l'air situé dans la chambre de sélection secondaire 7 passe directement dans le conduit de sortie 9, sans passer par les pales de sélection du rotor secondaire 14.

[0023] Conformément à l'invention, le rotor primaire 6, tourne à une vitesse inférieure au rotor secondaire 14, et cette vitesse peut, selon les applications, être fixe ou variable en vue d'un réglage d'optimisation. L'air de sélection 4 entre dans le séparateur par les ventelles de guidage 5 avec une vitesse radiale en direction de l'axe de rotation des rotors. Du fait de la rotation du rotor primaire 6, l'air de sélection 4 prend une vitesse tangentielle en plus de sa vitesse radiale. Une inclinaison appropriée des ventelles de guidage 5 permet d'initier cette vitesse tangentielle. De ce fait, les particules en suspension dans l'air de sélection 4 sont entraînées par le courant d'air, vers l'intérieur du rotor primaire 6, et selon un mouvement de rotation induisant une force centrifuge. Or la force centrifuge exercée sur une particule augmente proportionnellement à son volume, donc sensiblement comme le cube de sa dimension, alors que sa résistance au courant d'air augmente proportionnellement à son aire, donc sensiblement comme le carré de sa dimension. Ainsi les particules plus petites iront d'avantage vers l'intérieur du rotor, et les particules plus grandes, plus sensibles à la force centrifuge, resteront plus longtemps dans l'espace annulaire formé par la chambre de sélection, et finiront plus souvent par tomber dans la chambre des refus 10.

[0024] La faible vitesse du rotor primaire 6, du fait de la force centrifuge plus faible, soumet les particules traversant le rotor primaire 6 à un point de coupure grossier. Il en résulte l'élimination par gravité d'une première quantité de rejets, qui se soustrait ainsi à la quantité initiale de matière, en suspension dans l'air 4. L'air de sélection 4 arrive dans la chambre de sélection secondaire 7 avec une quantité de matière plus faible, et le travail de sélection s'effectue donc sur un produit plus faiblement concentré. La vitesse de rotation du rotor secondaire 14 étant plus élevée, la force centrifuge augmente, et la dimension de coupure est plus faible, permettant de conduire vers le conduit de sortie 9 un flux de fines 20 suffisamment fin du fait de la coupure plus faible, et de très bonne qualité du fait de la plus faible concentration de particules dans la chambre de sélection secondaire 7.

[0025] Par ailleurs, selon l'invention, la hauteur des pales de sélection du rotor primaire 6 sont comprise entre la moitié et les trois quart de la hauteur des pales de sélection du rotor secondaire 14. Il en résulte, au niveau de la partie basse du rotor secondaire 14, la création d'une chambre de sélection des refus 12, qui collecte les rejets des chambres de sélection primaire 3 et secondaire 7. Les rejets parvenant dans cette enceinte sont à nouveau sélectés, à une concentration encore plus faible, résultant de l'élimination respective des fractions de fines dans les chambres de sélections primaire 3 et secondaire 7. Cette chambre de sélection des refus 12 fonctionne avec la vitesse de rotation du rotor secondaire 14, et donc avec un point de coupure identique à celui de la chambre de sélection secondaire 7. La qualité de coupure est ici également très bonne, du fait de la faible concentration de matière. La chambre de sélection des refus 12 permet donc de conduire vers le conduit de sortie 9 un deuxième flux de fines, qui vient rejoindre le premier flux de fines décrit ci-dessus.

[0026] Le rotor secondaire 14 est cloisonné, dans sa partie basse, par un diaphragme 15 compensant la moindre perte de charge subie par la fraction de l'air traversant la chambre de sélection des refus 12, par rapport à la fraction qui traverse à la fois les rotors primaire et secondaire. Sans ce diaphragme 15, la majeure partie de l'air entrant passerait par la chambre de sélection des refus 12 où la séparation serait extrêmement bien faite, mais peu d'air passerait dans les chambres de sélection primaire et secondaire, où il n'y aurait donc une séparation nettement moins bonne. Le diaphragme 15 permet donc de régler la répartition du flux d'air de sélection 4 entre la partie haute et la partie basse du rotor secondaire 14. Ce diaphragme 15 coupe en deux parties, dans le sens de la hauteur, le rotor secondaire 14. La partie supérieure 13 reçoit les fines provenant des chambres de sélections primaire 3 et secondaire 7, alors que la partie inférieure 16 reçoit les fines résiduelles captées dans la chambre de sélection des refus 12.

[0027] Dans le séparateur selon l'invention, l'air de sélection 4 chargé de fines, sort à la partie supérieure du rotor secondaire 14, par le conduit de sortie 9. Un joint circulaire d'étanchéité 17 évite l'aspiration de particules alimentées par les goulottes 1, par l'air sortant par le conduit 9. Il peut exister une disposition, non représentée par une figure, où cet air sort par un conduit placé à la base du rotor secondaire 14.

Exemple 1 : ciment classe 32,5 à 85% de passants à 32µm.

[0028] Le séparateur est alimenté à 100 t/h de matière à séparer, à raison de 2,5 kg/m3 d'air.

[0029] Ce flux pénètre dans la chambre de sélection primaire 3. 51,5 t/h de fines primaires, coupés à 80 µm, passent à travers les pales du rotor primaire 6 et atteignent la chambre secondaire. Les 48,5 t/h restants tombent directement dans la chambre de sélection des refus 12. Les fines primaires pénètrent donc dans la chambre de sélection secondaire 7 avec une concentration réduite à 1,29 kg/m3, ce qui permet d'obtenir 24,1 t/h passant à travers les pales du rotor secondaire 14, coupés à 28 µm, qui peuvent quitter le séparateur en tant que produit fini par le conduit 9. Les refus secondaires représentent 27,4 t/h, et viennent s'ajouter aux 48,5 t/h de refus primaires pour donner un débit de 75,9 t/h qui entre dans la chambre de sélection des refus 12, avec une concentration de 1,9 kg/m3. Cette concentration permet de récupérer 13 t/h de fines coupées à 28 µm, qui s'ajoutent aux 24,1 t/h, ce qui permet d'atteindre une production de 37,1 t/h, qui sortent en tant que produit fini par le conduit 9.

[0030] Une installation selon l'état de la technique, alimentée également par un tel produit à 100 t/h à une concentration de 2,5 kg/m3 permet d'atteindre une production de 33,75 t/h de fines coupées à 32 µm. On observe donc une augmentation de la production d'environ 10%, tout en obtenant un produit plus fin avec le séparateur selon l'invention.

Exemple 2 : ciment classe 52,5 à 93% de passants à 32µm

[0031] Le séparateur est alimenté à 100 t/h de matière à séparer, à raison de 2,5 kg/m3 d'air.

[0032] Ce flux pénètre dans la chambre de sélection primaire 3. 51,5 t/h de fines primaires, coupés à 80 µm, passent à travers les pales du rotor primaire 6 et atteignent la chambre secondaire. Les 48,5 t/h restants tombent directement dans la chambre de sélection des refus 12. Les fines primaires pénètrent donc dans la chambre de sélection secondaire 7 avec une concentration réduite à 1,29 kg/m3, ce qui permet d'obtenir 19,9 t/h passant à travers les pales du rotor secondaire 14, coupés à 22 µm, qui peuvent quitter le séparateur en tant que produit fini par le conduit 9. Les refus secondaires représentent 31,6 t/h, et viennent s'ajouter aux 48,5 t/h de refus primaires pour donner un débit de 80,1 t/h qui entre dans la chambre de sélection des refus 12, avec une concentration de 2,0 kg/m3. Cette concentration permet de récupérer 11,6 t/h de fines coupées à 22 µm, qui s'ajoutent aux 19,9 t/h, ce qui permet d'atteindre une production de 31,5 t/h, qui sortent en tant que produit fini par le conduit 9.

[0033] Une installation selon l'état de la technique, alimentée également par un tel produit à 100 t/h à une concentration de 2,5 kg/m3 permet d'atteindre une production de 27,4 t/h de fines coupées à 23 µm. On observe donc une augmentation de la production d'environ 15%, tout en obtenant un produit plus fin avec le séparateur selon l'invention.

[0034] La matière à sélecter est alimentée par gravité au travers des goulottes d'entrée matière 1, réparties sur le pourtour de la chambre de sélection primaire 3. Le nombre de ces goulottes dépend de la taille du séparateur et du débit à traiter ; il est généralement supérieur ou égal à deux, pour assurer une répartition aussi homogène que possible.

[0035] Un plateau de répartition 2, entrainé par le rotor primaire 6, distribue ensuite cette matière dans tout l'espace annulaire correspondant à la partie supérieure de la chambre de sélection primaire 3. La matière ainsi dispersée tombe dans la chambre de sélection primaire 3 où chacun des grains est soumis au triple effet de la force centrifuge, engendrée par la rotation du rotor primaire 6, de la poussée antagoniste de l'air de sélection 4 et de la gravité. Une forte proportion des grains de taille supérieure au point de coupure primaire défini par la vitesse de rotation du rotor primaire 6 tombe donc dans la chambre de sélection des refus 12, alors que la plus grande proportion des grains de taille inférieure ou égale au point de coupure primaire est entrainée dans la chambre de sélection secondaire 7. Il résulte, selon l'invention, une diminution notable de la concentration en matière dans cette chambre, induite par le soutirage d'une fraction des éléments les plus grossiers, lors de la sélection primaire. Le rotor secondaire 14 tournant à une vitesse plus élevée que celle du rotor primaire 6, en augmentant la force centrifuge, induit un point de coupure de dimension plus faible que celui crée par le rotor primaire 6. Il en résulte l'élimination d'une seconde quantité de refus, qui tombent à leur tour dans la chambre de sélection des refus 12. Le rotor secondaire 14 est doté d'un dispositif de variation de vitesse qui permet d'ajuster le point de coupure final en fonction de la courbe granulométrique recherchée du produit fini. Dans la chambre de sélection des refus 12, l'ensemble des refus est soumis à une troisième sélection, dans le but d'en extraire les fines résiduelles qui ont été piégées dans les rejets, lors des deux sélections antérieures. Les pales du rotor secondaire 14 s'étendent dans la chambre de sélection des refus 12, et y sont actives en coopération avec les ventelles. Les pales peuvent être rectilignes, et se déplacer avec la rotation du rotor secondaire 14 selon le même diamètre dans cette zone qu'au niveau de la chambre de sélection secondaire 7. Mais elles peuvent aussi se situer plus loin de l'axe des rotors, ou plus près, selon les besoins de la conception du séparateur, ces pales pouvant aussi être des pales indépendantes de celles qui sont actives au niveau de la chambre de sélection secondaire 7, mais fixées sur le même rotor secondaire 14. Les taux de concentrations dans les deux chambres de sélection 7 et 12 étant sensiblement plus bas que la concentration initiale dans la chambre 3, les taux de récupération de fines sont plus élevés que ceux d'un séparateur de troisième génération ayant un débit d'air de sélection 4 équivalent et un rotor tournant à la même vitesse que le rotor secondaire 14 du séparateur selon l'invention (voir exemples ci-dessus).

[0036] Selon une variante de l'invention, le séparateur peut ne pas comporter de chambre de sélection des refus 12. On bénéficie alors de l'avantage de la plus faible concentration dans la chambre de sélection secondaire 7. Néanmoins les résultats obtenus pour une concentration de matière donnée sont généralement moins bons, du fait qu'on ne tire pas avantage de la troisième chambre pour récupérer un flux de fines complémentaire.

[0037] Le séparateur suivant l'invention peut-être alimenté suivant le mode gravitaire commun aux séparateurs de troisième génération, à partir de goulottes d'entrée matière 1 alimentant un plateau de distribution 2. Dans cette configuration, la figure 4 présente un exemple de schéma aéraulique dans lequel l'air chargé de fines 20 est introduit dans un filtre permettant la séparation de ces fines, et leur récupération 25, sous la trémie du filtre, alors que l'air épuré 21 est extrait par un ventilateur

[0038] L'invention divulgue une autre variante, illustrée par les figures 3 et 5. Dans cette variante, la matière 1 à sélecter est amenée en suspension dans la fraction primaire 4a de l'air de sélection 4, fraction qui alimente exclusivement les chambres de sélection 3 et 7. Le solde de l'air de sélection 4, constituant la fraction secondaire 4b pénétrant dans la chambre de sélection des refus 12, est exempt de matière en suspension, évitant ainsi d'augmenter, dans cette zone, le taux de concentration. La séparation des airs au niveau des rotors se fait suivant le principe illustré par la figure 5, où la fraction secondaire 4b de l'air arrive au travers d'un conduit de répartition d'air 24, qui le distribue au travers de la partie basse des ventelles de guidage 5. Dans l'exemple de la figure 5, la fraction secondaire 4b de l'air est issue de la recirculation 22 d'une fraction de l'air épuré 21. Un point d'introduction 23 permet de contrôler, le cas échéant, la température de la fraction secondaire 4b de l'air en introduisant par le point d'introduction 23 un air ou un gaz à une température fixée.

[0039] Le séparateur suivant l'invention permet d'ajuster le rapport des vitesses des rotors primaire et secondaire, de sorte à minimaliser les taux de concentrations dans les chambres de sélections, à débit d'air constant.

[0040] Quelque soit la configuration de l'alimentation en matière, l'air de sélection 4 peut être remplacé par un gaz de combustion chaud, permettant de sécher la matière durant les phases de classification.

[0041] Les deux problèmes les plus fréquents, posés par la plupart des séparateurs de troisième génération, sont la difficulté à équilibrer les flux d'alimentation entre les goulottes d'entrée matière 1, dans le cas où cette dernière est gravitaire, et l'orientation angulaire, dans le plan vertical, de la gaine de sortie des fines 9.

[0042] Sur le problème de l'alimentation gravitaire de l'entrée matière 1, le séparateur propose un point d'alimentation unique en matière fraiche 1, disposé de préférence axialement, et se charge d'optimiser cette répartition par le plateau de répartition 2, de façon transparente pour l'installateur.

[0043] Concernant l'orientation de la gaine de sortie 9, cette dernière peut être orientée de façon standard, dans un plan vertical, de 15 degrés en 15 degrés, entre 45 et 90 degrés, selon le besoin de l'installateur.

[0044] Pour l'entrée d'air 4 au séparateur en mode d'alimentation gravitaire, l'installateur à le choix entre une entrée annulaire, par le dessous, où une entrée latérale cyclonique. Cette souplesse facilite grandement l'implantation du séparateur, en particulier dans des ateliers existants où il peut y avoir de fortes contraintes d'installation.

[0045] La présente invention est particulièrement destinée à la classification des poudres, telles que celles produites dans des installations de broyage industriel de toute capacité, et sur un grand intervalle de finesses, pouvant aller de quelques microns à plusieurs mm.

[0046] Bien que l'invention ait été décrite selon un mode de réalisation particulier, elle n'y est nullement limitée, et des variantes peuvent y être apportées, ainsi que des combinaisons des variantes décrites, tout en restant dans le cadre des revendications, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.

Nomenclature :

[0047] 

1.

entrée matière

2.

plateau de distribution

3.

chambre de sélection primaire

4.

air entrant

5.

ventelle de guidage

6.

rotor primaire

7.

chambre de sélection secondaire

8.

arbre secondaire

9.

conduit de sortie

10.

chambre des refus

11.

orifice de sortie

12.

chambre de sélection des refus

13.

partie supérieur du rotor secondaire

14.

rotor secondaire

15.

diaphragme

16.

partie inférieure du rotor secondaire

17.

joint d'étanchéité

18.

joint d'étanchéité

19.

arbre primaire

20.

air chargé de fines

21.

air épuré

22.

recirculation d'une partie de l'air épuré

23.

point d'introduction

24.

conduit de répartition d'air

25.

récupération des fines

Revendications

1. Séparateur dynamique pour matériaux pulvérulents, tels que du ciment, de la chaux ou des matières crues, comprenant un rotor primaire (6), mobile en rotation autour d'un axe vertical, doté de pales de sélection primaires disposées à sa périphérie de sorte à balayer, lors de la rotation du rotor primaire (6), un cylindre circulaire creux, un rotor secondaire (14) doté de pales de sélection secondaires disposées à sa périphérie, une partie desdites pales de sélection secondaires étant situées à l'intérieur dudit cylindre, de sorte à former une chambre de sélection secondaire (7) entre lesdites pales de sélection primaires et lesdites pales de sélection secondaires, et des ventelles de guidage (5) situées à l'extérieur dudit cylindre de sorte à former une chambre de sélection primaire (3) entre lesdites ventelles de guidage (5) et lesdites pales de sélection primaires, caractérisé en ce que lesdites pales de sélection secondaires et lesdites ventelles de guidage (5) débordent sous ledit cylindre, de sorte à former, sous ledit cylindre entre lesdites ventelles de guidage (5) et lesdites pales de sélection secondaires, une chambre de sélection des refus (12), destinée à faire subir une opération de séparation complémentaire aux refus venant des chambres de sélection primaire (3) et secondaire (7).

2. Séparateur dynamique selon la revendication précédente, dans lequel le rotor secondaire (14) comporte un diaphragme (15) disposé sensiblement au niveau de l'extrémité inférieure des pales de sélection dudit rotor primaire (6) de sorte à limiter les déplacements d'air entre une partie inférieure (16) située sous ledit diaphragme et une partie supérieure (13) située au-dessus dudit diaphragme du rotor secondaire (14).

3. Séparateur dynamique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites ventelles de guidage (5) sont inclinées par rotation autour de leur axe vertical, de sorte à orienter le flux d'air entrant et lui conférer une vitesse tangentielle.

4. Séparateur dynamique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la hauteur des pales de sélection du rotor primaire (6) est comprise entre la moitié et les trois quarts de la hauteur des pales de sélection du rotor secondaire (14).

5. Séparateur dynamique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins un des rotors (6, 14) est équipé d'un moyen, par exemple un variateur de fréquence, apte à rendre sa vitesse de rotation réglable.

6. Séparateur dynamique selon l'une des revendications précédentes, comprenant un plateau de distribution (2) disposé au-dessus des rotors primaire (6) et secondaire (14) apte à distribuer le flux d'entrée matière (1) sous l'effet de la force centrifuge.

7. Séparateur dynamique selon l'une des revendications précédentes, comprenant une sortie (9) pour les fines, située au-dessus du rotor secondaire (14).

8. Séparateur dynamique selon l'une des revendications précédentes, comprenant une sortie pour les fines située au-dessous du rotor secondaire (14).

9. Procédé de séparation dynamique par le moyen d'un séparateur selon l'une des revendications précédentes alimenté par un gaz de sélection (4), par exemple de l'air de sélection, caractérisé en ce que la vitesse angulaire du rotor primaire (6) est inférieure à celle du rotor secondaire (14).

10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'alimentation en matière pulvérulente (1) est faite par gravité et dispersée, sous l'effet de la force centrifuge, par un plateau de distribution (2) situé au dessus des rotors de sélection.

11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'alimentation en matière pulvérulente (1) se fait en suspension dans le gaz de sélection (4), au travers des ventelles de guidage (5) au niveau des chambres de sélection primaire (3) et secondaire (7), un gaz exempt de matière pulvérulente étant introduit par l'intermédiaire d'un conduit de répartition (24) enveloppant les ventelles de guidage (5) au niveau de la chambre de sélection des refus (12).

12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel ledit gaz de sélection (4) est un gaz chaud, de sorte que les matériaux pulvérulents (1) sèchent pendant leur passage dans ledit séparateur.

Ansprüche

1. Dynamischer Abscheider für pulverförmige Materialien, wie Zement, Kalk oder Rohmaterialien, umfassend einen um eine vertikale Achse drehbeweglichen Primärrotor (6), der mit an seinem Umfang angeordneten Primärauswahlschaufeln versehen ist, um während der Drehung des Primärrotors (6) einen hohlen Kreiszylinder zu fegen, einen Sekundärrotor (14), der mit an seinem Umfang angeordneten Sekundärauswahlschaufeln versehen ist, wobei sich ein Teil der besagten Sekundärauswahlschaufeln innerhalb des Zylinders befindet, so dass eine Sekundärauswahlkammer (7) zwischen den besagten Primärauswahlschaufeln und den besagten Sekundärauswahlschaufeln gebildet wird, und außerhalb des besagten Zylinders befindluche Führungslamellen (5), so dass eine Primärauswahlkammer zwischen den besagten Führungslamellen (5) und den besagten Primärauswahlschaufeln gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Sekundärauswahlschaufeln und die besagten Führungslamellen (5) unterhalb des besagten Zylinders herausragen, so dass unterhalb des besagten Zylinders zwischen den besagten Führungslamellen (5) und den besagten Sekundärauswahlschaufeln eine Schuttauswahlkammer (12) gebildet wird, die dazu bestimmt ist, den aus den Primärauswahlkammer (3) und der Sekundärauswahlkammer (7) kommenden Schutt einem zusätzlichen Auswahlvorgang auszusetzen.

2. Dynamischer Abscheider nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Sekundärrotor (14) eine Membran (15) umfasst, die im wesentlichen im Bereich des unteren Endes der Auswahlschaufeln des besagten Primärrotors (6) angeordnet ist, um die Luftbewegungen zwischen einem unterhalb der besagten Membran befindlichen unteren Teil (16) und einem oberhalb der besagten Membran des Sekundärrotor (14) befindlichen oberen Teil (13) zu beschränken.

3. Dynamischer Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die besagten Führungslamellen (5) durch Drehung um ihre vertikale Achse geneigt sind, um so den eintretenden Luftstrom zu richten und ihm eine Tangentialgeschwindigkeit zu verleihen.

4. Dynamischer Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Höhe der Auswahlschaufeln des Primärrotors (6) zwischen der Hälfte und drei Vierteln der Höhe der Auswahlschaufeln des Sekundärrotors (14) liegt.

5. Dynamischer Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens einer der Rotoren (6, 14) mit einem Mittel versehen ist, beispielsweise einem Frequenzwandler, das geeignet ist, seine Drehgeschwindigkeit einstellbar zu machen.

6. Dynamischer Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine oberhalb des Primärrotors (6) und des Sekundärrotors (14) angeordnete Verteilerplatte (2, die geeignet ist, um den Materialeingabestrom (1) unter der Wirkung der Zentrifugalkraft zu verteilen.

7. Dynamischer Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Auslass (9) für oberhalb des Sekundärrotors (14) befindliches Feinstaub.

8. Dynamischer Abscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend einen Auslass für unterhalb des Sekundärrotors (14) befindliches Feinstaub.

9. Verfahren zur dynamischen Abscheidung mittels eines Abscheiders nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der mit einem Auswahlgas (4), beispielsweise Auswahlluft, versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgeschwindigkeit des Primärrotors (6) kleiner ist als diejenige des Sekundärrotors (14).

10. Verfahren nach dem vorhergehenden. Anspruch, bei dem die Versorgung mit pulverförmigen Material (1) durch Schwerkraft erfolgt und unter der Wirkung der Zentrifugalkraft durch eine oberhalb des Auswahlrotors befindliche Verteilerplatte (2) dispergiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die die Versorgung mit pulverförmigen Material (1) in Suspension im Auswahlgase (4) durch die Führungslamellen (5) im Bereich der Primärauswahlkammer (3) und der Sekundärauswahlkammer (7) erfolgt, wobei ein Gas ohne pulverförmiges Material über eine Verteilerleitung (24), die die Führungslamellen (5) im Bereich der Abfallauswahlkammer (12) umgibt, eingeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das besagte Auswahlgas (4) ein heißes Gas ist, so daß die pulverförmigen Materialien (1) während ihrem Durchgang durch den besagten Abscheider trocknen.

Claims

1. A dynamic separator for pulverulent materials, such as cement, lime or raw materials, comprising a primary rotor (6), mobile in rotation about a vertical axis, provided with primary selection blades arranged at its periphery so as to sweep, during the rotation of the primary rotor (6), a hollow circular cylinder, a secondary rotor (14) provided with secondary selection blades arranged at its periphery, part of said secondary selection blades being located within said cylinder so as to form a secondary selection chamber (7) between said primary selection blades and said secondary selection of blades, and guiding louvers (5) located outside said cylinder so as to form a primary selection chamber (3) between said guiding louvers (5) and said primary selection blades, wherein said secondary selection blades and said guiding louvers (5) protrude below said cylinder so as to form, under said cylinder between said guiding louvers (5) and said secondary selection blades, a reject selection chamber (12) for subjecting to an additional separation operation the rejects coming from the primary (3) and secondary (7) selection chambers.

2. The dynamic separator according to the preceding claim, wherein the secondary rotor (14) includes a diaphragm (15) arranged substantially at the level of the lower end of the selection blades of said primary rotor (6) so as to restrict the movements of air between a lower portion (16) located under said diaphragm and an upper portion (13) located above said diaphragm of the secondary rotor (14).

3. The dynamic separator according to one of the preceding claims, wherein said guiding louvers (5) are inclined by rotation about their vertical axis, so as to direct the incoming air stream and to impart a tangential velocity to same.

4. The dynamic separator according to one of the preceding claims, wherein the height of the selection blades of the primary rotor (6) ranges from half to three quarters of the height of the selection blades of the secondary rotor (14).

5. The dynamic separator according to one of the preceding claims, wherein at least one of the rotors (6, 14) is provided with means, for example a frequency converter, capable of making its speed adjustable.

6. The dynamic separator according to one of the preceding claims, comprising a distribution plate (2) arranged above the primary (6) and secondary (14) rotors, capable of distributing the stream of incoming material (1) under the action of the centrifugal force.

7. The dynamic separator according to one of the preceding claims, comprising an outlet (9) for the fine particles located above the secondary rotor (14).

8. The dynamic separator according to one of the preceding claims, comprising an outlet for the fine particles located below the secondary rotor (14).

9. A method for the dynamic separation by means of a separator according to one of the preceding claims powered by a selection gas (4), for example selection air, wherein the angular speed of the primary rotor (6) is lower than that of the secondary rotor (14).

10. The method according to the preceding claim, wherein the supply of pulverulent material (1) occurs by gravity and is dispersed under the action of the centrifugal force by means of a distribution plate (2) located above the selection rotors.

11. The method according to claim 9, wherein the supply of pulverulent material (1) occurs in suspension in the selection gas (4) through the guiding louvers (5) at the level of the primary selection (3) and secondary (7) chambers, a pulverulent-material-free gas being introduced through a distribution duct (24) surrounding the guiding louvers (5) at the level of the reject selection chamber (12).

12. The method according to one of claims 9 to 11, wherein said selection gas (4) is a hot gas, so that the pulverulent materials (1) dry during their passing through said separator.

Dessins