[0001] La présente invention concerne un appareil de séparation centrifuge équipé d'un dispositif
permettant de piéger la phase lourde au fur et à mesure qu'elle parvient à la périphérie
sans s'opposer à ce que la phase légère se trouvant à cet endroit revienne vers le
centre.
[0002] L'appareil de séparation centrifuge qui est destiné à être équipé du dispositif à
piéger la phase lourde, qu'il soit du type à contre-courant dans lequel les composantes
axiales des écoulements du mélange et de la fuite périphérique sont dirigées dans
des sens opposés ou qu'il soit du type équicourant dans lequel lesdites composantes
axiales sont dirigées dans le même sens, comporte notamment :
- d'une part, un rotor de traitement à disques écartés les uns des autres et délimitant
des ajourages décalés angulairement d'un disque au suivant en déterminant la pente
d'un écoulement hélicoïdal du mélange,
- d'autre part, un moyen, tel qu'un ventilateur, destiné à engendrer une chute de
pression en amont et un débit de mélange vers l'aval à travers les ajourages du rotor
en formant ainsi des veines hélicoïdales vives tournant plus vite que le rotor, ces
veines vives étant séparées les unes des autres et de l'écoulement hélicoïdal périphérique
de fuite par des lames hélicoïdales mortes tournant sensiblement à la même vitesse
que ce rotor, l'écoulement hélicoïdal de fuite ayant le même sens de rotation que
les écoulements hélicoïdaux à travers le rotor.
[0003] Le rotor de traitement peut comproter, en aval, un redresseur rotatif et subsidiairement,
en amont, un distributeur rotatif.
[0004] Dans cet appareil centrifuge connu quel que soit son type, la phase lourde soumise
au champ centrifuge rejoint la périphérie, tandis que la phase légère s'accumule
au centre.
[0005] Tout d'abord, il est important de constater que les cas dans lesquels la ou les phases
lourdes se séparent parfaitement de la ou des phases légères sont exceptionnels. En
effet, la sépara tion dépend de la nature des phases, de leur état (gazeux, liquide,
solide), de la différence de leurs masses spécifiques, de la grosseur des particules
ou gouttelettes de phase lourde, des propriétés physicochimiques de ces phases, de
leur compatibilité etc... Le cas général bien connu des spécialistes est que la phase
légère séparée reste chargée en phase lourde mais en beaucoup plus faible proportion
et que la phase lourde séparée reste mélangée avec de la phase légère en beaucoup
plus faible quantité toutefois. En fait, un séparateur centrifuge se comporte en concentrateur
de phase légère et en concentrateur de phase lourde.
[0006] Il ne faut pas perdre de vue que dans les appareils de séparation centrifuge à fonctionnement
continu, le mélange à traiter traverse le rotor de centrifugation de façon continue
dans le sens sensiblement axial et la phase légère qui en sort s'écoule également
de façon continue.
[0007] Le but de l'invention est toujours comme dans l'art antérieur, de parvenir à un
débit optimal de phase légère séparée avec un taux le plus réduit possible de phase
lourde résiduelle entraînée.
[0008] Il faut donc piéger la phase lourde au fur et à mesure qu'elle parvient à la périphérie
de façon qu'elle ne puisse pas revenir au centre et se remélanger à la phase légère
évacuée ; ce retour de la phase lourde contre l'action centrifuge est dû à de nombreuses
causes et notamment aux écoulements périphériques singuliers, très difficilement
maîtrisables, de la phase légère qui peut alors entraîner la phase lourde.
[0009] Par ailleurs, il est bien connu que pour extraire la proportion la plus grande de
phase lourde, il est inévitable d'extraire en même temps de la phase légère à laquelle
cette phase lourde séparée est mélangée. Le résultat est que la phase légère séparée
est pratiquement pure, mais qu'une proportion non négligeable du mélange initial
(par exemple 10 %) beaucoup plus fortement concentrée en phase lourde se trouve récupérée
en vue de lui faire subir un autre traitement de séparation, mais dans un appareil
de moindre débit qui peut être du type centrifuge ou autre.
[0010] Pour atteindre le but précité, il ne suffit pas toujours de piéger la phase lourde
en regard du rotor de centrifugation. En effet, il se peut que cette phase lourde
séparée soit incluse dans un mélange concentré d'un débit tel qu'il serait intéressant
de le concentrer davantage sans sortir de l'appareil.
[0011] Dans ce cas, il faut toujours piéger la phase lourde à la périphérie en regard du
rotor et au-delà, mais en permettant à la phase légère du mélange concentré de se
recycler plus ou moins complètement, de façon continue, dans le mélange à traiter
pour traverser à nouveau le rotor de centrifugation. Les recyclages sont le plus
souvent multiples et il faut que pendant le transfert de la phase légère, la phase
lourde reste piégée à la périphérie. Bien entendu, rien ne doit s'opposer alors à
ce que la phase lourde ainsi piégée puisse être évacuée en continu ou extraite périodiquement.
[0012] Ainsi, le but de l'invention vise à piéger la phase lourde à la périphérie pendant
la centrifugation et à la conserver piégée jusqu'au moment de son évacuation ; il
vise concomitamment pour certains cas à recycler la phase légère du mélange concentré
en vue d'intégrer dans l'appareil de séparation centrifuge du mélange intial à traiter,
la séparation de la phase lourde du mélange concentré.
[0013] Dans ce but, l'appareil de séparation centrifuge comporte la combinaison de moyens
définie dans ce qui précède pour l'appareil connu et l'invention réside alors :
- en ce que cet appareil est équipé d'un dispositif permettant de piéger la phase
lourde au fur et à mesure qu'elle parvient à la périphérie sans s'opposer à ce que
la phase légère se trouvant à cet endroit revienne vers le centre,
- en ce que le dispositif à piéger comprend une gaine à parois concentriques canalisant
dans sa paroi intérieure l'écoulement du mélange et entre ses parois intérieure et
extérieure l'écoulement de fuite,
- en ce qu'une partie au moins de l'une des parois de la gaine est constituée par
au moins une barrière sélective présentant des orifices à travers lesquels la phase
légère de fuite peut revenir vers le centre mais en n'entraînant qu'une infime partie
de la phase lourde séparée, tandis que la majeure partie de la phase lourde séparée
reste piégée dans la gaine, et
- en ce qu'un moyen de circulation forcée est disposé en tête de la gaine pour générer
un flux de phase légère entraînant le mélange de fuite vers le bas et forçant ainsi
la phase lourde à s'acheminer vers le bas.
[0014] Selon une caractéristique importante de l'invention, une barrière sélective de collecte
peut être située en regard du rotor pour s'opposer au retour dans le mélange à traiter
de la phase lourde séparée et piégée.
[0015] Dans ce cadre et suivant un mode d'exécution, la barrière sélective ou grille de
collecte est formée par une pluralité de volets longitudinaux fixes dont les bords
intérieurs et extérieurs définissent des enveloppes cylindriques fictives concentriques
au rotor, chaque volet s'étendant, si l'on considère dans un plan perpendiculaire
audit rotor le sens de rotation de celui-ci, de l'intérieur arrière vers l'extérieur
avant.
[0016] Selon une autre caractéristique importante de l'invention, au moins une barrière
sélective de transfert est disposée, si l'on considère le sens d'écoulement de la
fuite, en aval du rotor sur l'une des parois de la gaine et raccordée, si l'on considère
le sens d'écoulement du mélange, en amont du rotor sur la paroi intérieure de ladite
gaine pour que la phase légère de l'écoulement de fuite puisse se recycler dans l'écoulement
du mélange, la phase légère de l'écoulement de fuite étant ainsi constamment renouvelée
sans que la phase lourde puisse revenir dans le mélange.
[0017] Dans ce cadre et suivant un premier mode d'exécution, la barrière sélective ou grille
de transfert est formée par une pluralité de volets longitudinaux fixes dont les
bords intérieurs et extérieurs définissent des enveloppes cylindriques fictives concenriques
au rotor, chaque volet s'étendant, si l'on considère dans un plan perpendiculaire
audit rotor le sens de rotation de celui-ci, de l'intérieur arrière vers l'extérieur
avant.
[0018] Suivant un deuxième à un quatrième modes d'éxécution, la barrière sélective de transfert
équipant l'une des parois de la gaine est constituée respectivement,
- par au moins une plaque perforée,
- par au moins une membrane de filtration dans la masse,
- par au moins une membrane de filtration en surface.
[0019] Par ailleurs, la barrière sélective de transfert peut coopérer avec un dispositif
de coalescence du brouillard liquide constituant la phase lourde séparée, ce dispositif
de coalescence pouvant être constitué par des éléments descendants situés entre les
deux parois de la gaine.
[0020] Suivant un premier à un troisième modes d'exécution, le dispositif de coalescence
peut être constitué respectivement :
- par un empilage de déflecteurs tronconiques écartés les uns des autres et divergeant
vers l'aval de l'écoulement de fuite,
- par une pluralité de volets longitudinaux fixes dont les bords intérieurs et extérieurs
définissent des enveloppes cylindriques fictives concentriques à la membrane filtrante
de transfert, chaque volet s'étendant, si l'on considère dans un plan perpendiculaire
à l'axe de ladite membrane le sens de rotation de l'écoulement de fuite, de l'intérieur
arrière vers l'extérieur avant,
- par au moins un cylindre perforé concentrique à la membrane de transfert de façon
à former un filtre à chocs sur le retour de la phase légère de fuite à travers cette
membrane dans la paroi intérieure de la gaine,
- ou autres.
[0021] Outre les différents modes d'exécution précités des barrières, l'invention propose
différents modes d'exécution du moyen de circulation forcée de la fuite périphérique.
[0022] Selon un premier mode d'exécution, le moyen de circulation forcée comporte des pales
fixes faisant corps avec la tête de l'enceinte fixe afin de former un ventilateur
centrifuge marginal, ces pales étant inclinées, si l'on considère le sens de rotation
du rotor, du centre arrière vers la périphérie avant, le ventilateur forçant alors
ledit écoulement de phase légère chargée de la phase lourde séparée, vers l'aval de
cet écoulement de fuite.
[0023] Selon un deuxième mode d'exécution destiné à être combiné avec le premier, le moyen
de circulation forcée comporte au moins une buse branchée sur une source de phase
légère, telle que le refoulement du moyen engendrant dans cet appareil la chute de
pression, débouchant en amont des pales fixes précitées si l'on considère l'écoulement
de fuite périphérique et s'étendant sensiblement dans la direction de la ou des pales
voisines.
[0024] Selon un troisième mode d'exécution susceptible d'être combiné avec le premier, le
moyen de circulation forcée comporte au moins une buse branchée sur une source de
phase légère, telle que le refoulement du moyen engendrant dans cet appareil la chute
de pression, débouchant en tête de la gaine et s'étendant tangentiellement dans le
sens de rotation du rotor.
[0025] Selon un quatrième mode d'exécution susceptible d'être combiné avec le premier et/ou
le troisième, le moyen de circulation forcée comporte au moins une buse branchée sur
une source de phase légère, telle que le refoulement du moyen engendrant dans cet
appareil la chute de pression, débouchant entre le rotor et la gaine sensiblement
au niveau du premier disque du rotor disposé en amont de l'écoulement de fuite périphérique
et s'étendant en biais sensiblement dans la direction du ou des volets voisins de
la grille de collecte.
[0026] Plusieurs formes de réalisation de l'appareil centrifuge faisant application du dispositif
à piéger la phase lourde selon l'invention peuvent être envisagées.
[0027] Certaines sont décrites dans ce qui suit en se référant aux figures 17 à 23.
[0028] Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs
de la description détaillée qui suit.
[0029] Des formes de réalisation et modes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentés,
à titre d'exemples non limitatifs, sur le dessin annexé.
[0030] Sur ce dessin :
- la figure 1 est une perspective arrachée d'un premier appareil connu du type à contre-courant
;
- la figure 2 est une élévation-coupe d'un deuxième appareil connu du type équicourant
;
- la figure 3 est une coupe axiale montrant une barrière sélective de collecte et
un premier mode d'exécution du moyen de circulation forcée, mis en oeuvre dans le
dispositif de l'invention appliqué à l'appareil selon la figure 1 ;
- les figures 3A à 3C sont des vues agrandies du détail désigné sur la figure 3 par
la flèche D, ces vues représentant respectivement trois autres modes d'exécution
du moyen de circulation forcée ;
- la figure 4 est une demi-coupe partielle prise suivant la ligne IV-IV de la figure
3 ;
- la figure 5 est une coupe partielle prise à plus grande échelle suivant la ligne
V-V de la figure 4 ;
- la figure 6 est une vue de dessous prise suivant la ligne VI-VI de la figure 3,
pour schématiser avec cette figure 3 le premier mode d'exécution précité du moyen
de circulation forcée de la phase légère chargée de phase lourde dans la gaine ;
- la figure 7 est une vue partielle analogue à la figure 3, illustrant la barrière
sélective de collecte considérée et un premier mode d'exécution d'une barrière sélective
de transfert du dispositif de l'invention, appliqué à un appareil du type à contrecourant
dont le rotor est à disques coniques ;
- les figures 8 à 10 sont des coupes transversales représentant à plus grande échelle,
des deuxième, troisième et quatrième modes d'exécution de la barrière sélective de
transfert ;
- la figure 11 est une coupe axiale partielle d'une barrière sélective de transfert
équipée d'un premier mode d'exécution d'un dispositif de coalescence du brouillard
liquide ;
- la figure 12 est une coupe transversale prise suivant la ligne XII-XII de la figure
11 ;
- les figures 13, 14, 15 et 16 sont des vues analogues aux figures 11, 12 montrant
des deuxième et troisième modes d'exécution du dispositif de coalescence ; - les
figures 17, 19 et 21 sont des élévations-coupes illustrant trois formes de réalisation
particulières d'un appareil à contre-courant selon la figure 1, adaptées à la collecte
respectivement d'une phase lourde pulvérulente, d'une phase lourde liquide et d'une
phase lourde pulvérulente, appareils qui sont équipés du premier mode d'exécution
de la barrière sélective de transfert du dispositif de l'invention ;
- les figures 18 et 20 sont des coupes prises suivant les lignes XVIII-XVIII et XX-XX
respectivement des figures 17 et 19 ;
- la figure 22 est une vue analogue à la figure 17, montrant une quatrième forme
de réalisation d'un appareil du type équicourant selon la figure 2, appareil qui est
équipé de ce premier mode d'exécution de la barrière sélective de transfert du dispositif
de l'invention ; et
- la figure 23 est une vue analogue à la figure 22, concernant une variante de la
quatrième forme de réalisation du même type d'appareil faisant application des premiers
modes d'exécution précités d'une barrière sélective de collecte et d'une barrière
sélective de transfert.
[0031] Le dispositif perfectionné selon l'invention est applicable en particulier à l'un
ou l'autre des appareils centrifuges décrits dans ce qui suit en se référant aux figures
1 et 2.
[0032] L'appareil séparateur à contre-courant illustré par la figure 1 fait l'objet du brevet
français 2 468 410. Il comporte une enceinte fixe 1 dans laquelle est monté tournant
un rotor de centrifugation 2 constitué par des disques 3 calés sur un arbre menant
4, ces disques pouvant être plans ou coniques.
[0033] L'enceinte 1 entoure, sous le rotor 2, une manche coaxiale d'alimentation 5, à travers
laquelle le mélange à traiter s'écoule dans le sens de la flèche F. Elle est surmontée,
au-dessus dudit rotor 2, par le boîtier 6 d'un ventilateur 7 calé sur l'arbre 4, boîtier
en forme de volute dont la tubulure tangentielle de sortie 8 est destinée à être raccordée
avec le circuit de phase légère épurée.
[0034] Il peut être avantageux de monter sur l'arbre 4, en aval du rotor 2, un redresseur
rotatif 9 et éventuellement, en amont, un distributeur rotatif 10.
[0035] Les disques 3 du rotor 2 délimitent des ajourages 11 séparés par des parties pleines
12 présentant en saillie des rebords 13, dits rebords arrière amont si l'on considère
le sens T de rotation et le sens F d'écoulement axial, ainsi que subsidiairement
des rebords 14 (figure 5), dits rebords avant aval relativement aux mêmes sens.
[0036] Les disques sont écartés et en général décalés angulairement les uns des autres,
de façon à déterminer la pente de l'écoulement hélicoïdal de veines vives du mélange
à travers les ajourages. Cet écoulement hélicoïdal des veines vives à vitesse tangentielle
plus grande que celle du rotor est due à la chute de pression amont engendrée par
le ventilateur 7 et à la transformation de celle-ci par le distributeur 10 ou au moins
le premier disque 3 qui en remplit la fonction, en une vitesse hélicoïdale. Ces veines
vives s'écoulent plus vite que des lames mortes du mélange qui les séparent et qui
sont piégées dans le rotor par les parties pleines 12 et leurs rebords 13, 14.
[0037] La phase légère des veines vives, épurée et redressée en aval, s'échappe par la tubulure
de sortie 8. La phase lourde migre sous l'action du champ centrifuge vers la périphérie
et se précipite contre la paroi de l'enceinte 1 d'où elle s'achemine à contrecourant
le long de celle-ci (c'est-à-dire vers l'amont) en étant prise en charge par un courant
de fuite de phase légère dans le sens de la flèche G.
[0038] L'appareil séparateur équicourant illustré par la figure 2 fait l'objet du brevet
français 2 575 676. Il comporte, comme le précédent, une enceinte fixe 1 dans laquelle
est monté tournant un rotor de centrifugation 2 à disques ajourés 3, plans ou coniques.
[0039] Ces disques sont calés sur un fût tubulaire menant 17 faisant corps avec l'arbre
4 et débouchant par des ouvertures extrêmes 18 et 19 dans une chambre 20 de collecte
de la phase légère épurée et respectivement, dans une chambre de transit 21 de cette
phase. La chambre de collecte 20 est située sous le rotor 2, tandis que la chambre
de transit 21 est située au-dessus dudit rotor en étant séparée par une cloison 22
d'une chambre d'aspiration 23 branchée par une tubulure tangentielle 24 sur une source
de mélange à épurer alimentant le rotor, cette chambre de transit 21 communiquant
avec la volute 6 du ventilateur 7.
[0040] Le mélange à traiter s'écoule à travers le rotor 2 (figure 2) du haut vers le bas
suivant le même cheminement hélicoïdal que dans l'appareil décrit en se référant
à la figure 1. Autrement dit, la composante axiale de cet écoulement est dirigée dans
le sens de la flèche F′ qui est le même que celui de la flèche G définissant la composante
axiale de l'écoulement hélicoïdal de la fuite de phase légère chargée de la phase
lourde qui est localisé dans une chambre périphérique 25 ménagée dans l'enceinte 1
autour dudit rotor jusqu'à un convergent cyclonique 26.
[0041] Les écoulements du mélange, de la phase légère épurée et de la phase lourde séparée
et fluidisée sont donc équicourants ce qui limite les risques de remélange. La phase
légère épurée s'écoule à travers le fût 17 et la chambre de transit 21 dans le sens
axial F opposé à celui de la flèche F′ pour être évacuée par la tubulure 8 du ventilateur,
le renvoi de l'écoulement hélicoïdal en sens axial inverse étant canalisé par une
culotte 27 fixée dans l'enceinte sous le rotor.
[0042] Ainsi que cela est déjà expliqué en préambule de la présente demande, il s'agit
de piéger la phase lourde au fur et à mesure qu'elle parvient à la périphérie de façon
qu'elle ne puisse pas revenir au centre et se remélanger à la phase légère épurée
à évacuer.
[0043] Dans ce but et ainsi que cela ressort des figures 3 à 5, l'appareil de centrifugation
- qu'il s'agisse de celui de la figure 1 ou de celui de la figure 2 - comporte sous
le rotor 2 une gaine à parois concentriques 28 et 29. La paroi extérieure 28 est surmontée
par l'enceinte 1 et la paroi intérieure 29 par une grille de collecte 30 située en
regard du rotor 2. Cette grille est constituée par une pluralité de volets fixes 31
(figure 4) dont les bords intérieurs 32 définissent une enveloppe cylindrique fictive
33 très proche (au jeu de fonctionnement près) des disques 3 du rotor 2 et dont les
bords extérieurs 34 définissent une enveloppe cylindrique fictive 35 concentrique
à la précédente et relativement éloignée de l'enceinte 1. Ces volets sont parallèles
les uns aux autres et à l'axe du rotor ; ils délimitent entre eux des fentes 36 pour
le passage de la phase lourde uniquement vers la périphérie. Si l'on considère un
plan perpendiculaire à l'axe du rotor, les volets 31 présentent un angle d'incidence
"a" relativement à la tangente et cette incidence est orientée de façon que le bord
extérieur 34 de chaque lame soit situé en avant du bord intérieur 32 de ladite lame
si l'on se réfère au sens de rotation T du rotor 2 et par conséquent de l'écoulement
hélicoïdal de la fuite de phase légère chargée de phase lourde à travers la fente
36 correspondante.
[0044] Il est particulièrement avantageux, comme le montre la figure 4, que les volets 11
soient incurvés de façon que leur concavité soit orientée vers le centre. En effet,
cette courbure permet de ramener les filets de fuite sur des trajectoires circulaires
dans une cheminée 37 délimitée, en regard du rotor 2, par l'enceinte 1 et la grille
30, cheminée qui se prolonge en-dessous entre les parois 28 et 29 de la gaine.
[0045] Ainsi que cela est indiqué pour l'appareil séparateur à contre-courant (figure 1)
et pour l'appareil séparateur équicourant (figure 2), la phase lourde prise en charge
par la fuite de phase légère (circulant de façon hélicoïdale à composante axiale G
dans la cheminée 37) s'achemine vers le bas. Cela est dû à la gravité et à l'entraînement
opéré par la phase légère en écoulement de fuite hélicoïdale dans le sens de la flèche
G.
[0046] La phase légère en fuite s'écoule vers le bas du fait que la cheminée 37 est fermée
en haut.
[0047] Il y a avantage à ce que l'acheminement vers le bas de la phase lourde se trouve
impérativement orienté dans cette direction et accéléré. A cet effet, un moyen de
circulation forcée 100 est prévu en tête de la cheminée 37.
[0048] Suivant un premier mode d'exécution illustré par les figures 3 et 6, le moyen de
circulation forcée 100 est un ventila teur centrifuge constitué par des pales inclinées
fixes 101 faisant saillie vers le bas sur une couronne 102, disposée dans l'enceinte
1 en regard de la partie pleine périphérique 103 du disque de tête du rotor ; ce disque
de tête est, si l'on considère le sens d'écoulement du mélange suivant la flèche
F dans le rotor 2, le dernier disque aval 3
a dans l'appareil séparateur à contre-courant de la figure 1 ou le premier disque amont
3
b dans l'appareil séparateur équicourant de la figure 2.
[0049] Si l'on considère sur la figure 6 le sens T de rotation du rotor 2, les pales 101
sont inclinées du centre arrière vers la périphérie avant. Par ailleurs, le bord inférieur
de ces pales s'étend au plus près, c'est-à-dire avec un jeu minimal de fonctionnement,
de la partie pleine 103 qui s'étend à l'extérieur des ajourages 11 du disque 3
a ou 3
b de tête. Enfin, des crans pentus 104 sont ménagés dans l'enceinte 1 entre la couronne
102 et la grille 30 pour dévier le flux de phase légère épurée, en provenance du rotor
et soufflé par le ventilateur centrifuge 101-103, vers les fentes 36 de cette grille
30 et éventuellement la cheminée 37 afin que la composante axiale G de l'écoulement
de fuite soit dirigée vers le bas.
[0050] Il est donc important de remarquer en se référant aux figures 4 à 6, que :
- la phase lourde tournant suivant la flèche T dans le rotor 2 peut facilement traverser
les fentes 36 de la grille 30 avec une fuite de phase légère et continuer à tourner
dans le même sens dans la cheminée 37,
- cette phase lourde piégée en rotation permamente dans ladite cheminée ne peut pas
retourner dans le rotor à travers les fentes 36 de la grille, car elles devraient
d'une part, vaincre la force centrifuge et, d'autre part, franchir les fentes 36 à
contrecourant en rebondissant contre les parois,
- la phase légère de fuite peut traverser en quantité limitée lesdites fentes pour
pénétrer en tournant suivant la flèche T dans la cheminée et maintenir la phase lourde
en suspension,
- le mélange concentré de phase lourde dans la phase légère de fuite s'écoule suivant
un cheminement hélicoïdal avec une composante axiale suivant la flèche G dirigée du
haut vers le bas, du fait que le moyen de circulation forcée 100 dont les pales fixes
101 coopèrent avec la partie pleine périphérique 102 du disque aval 3
a du rotor 2 (figure 1) ou du disque amont 3
b (figure 2) souffle et force l'écoulement de fuite à circuler dans la cheminée 37
vers le bas ; cet écoulement forcé dans la cheminée s'accompagne d'une pénétration
de phase légère dans celle-ci à travers la grille de collecte 30 (et éventuellement
ainsi que cela est décrit dans ce qui suit d'une évacuation de phase légère hors de
la cheminée vers l'admission du mélange à travers une barrière sélective de transfert
49) et d'une acheminement de la phase lourde piégée vers le bas le long de la paroi
extérieure 28 de la gaine jusqu'à un moyen d'évacuation.
[0051] Bien entendu, l'écartement des volets 31 dépend, dans les conditions d'utilisation
prévues, de leur largeur et de leur incidence pour que les fentes 36 se comportent
bien vis-à-vis des phases comme indiqué ci-dessus.
[0052] Il est bien évident que les volets 31 de la grille 30 peuvent, au lieu d'être rectilignes
et parallèles à l'axe du rotor, être conformés en hélicoïdes définissant des enveloppes
cylindriques 33 et 35. En outre, quelle que soit la forme des volets, ceux-ci peuvent
être disposés dans des enveloppes tronconiques.
[0053] Par ailleurs, il peut être avantageux que chaque disque 3 du rotor 2 se comporte
à sa périphérie comme un ventilateur centrifuge pour mieux gaver en phase lourde
et subsidiairement en phase légère, les fentes 36 de la grille de collecte 30. A cet
effet et ainsi que cela ressort des figures 4 et 5, le rebord radial 13 arrière amont
de chaque partie pleine 12 de chaque disque 3 est prolongée au-delà des ajourages
11 par des parties incurvées 38 ou simplement inclinées s'étendant jusqu'à la périphérie.
L'angle d'incidence "b" de ces parties de rebords 38 par rapport à la tangente est
opposé à celui "a" des volets 31 de la grille de collecte 30.
[0054] Dans l'exemple illustré par les figures 3 à 5, l'enceinte tubulaire 1 s'étend entre
deux collerettes 39 et 40 auxquelles elle est soudée et qui maintiennent les volets
31 de la grille 30. Cette cassette 10 30, 39, 40 entoure le rotor 2 et est interposée
avec étanchéité entre deux brides fixes 41 et 42 de l'appareil, les collerettes étant
emboîtées dans des rainures et pressant des joints toriques 43. Dans cet exemple,
la couronne 102 est fixée sur la bride 41 de façon que la crête de ses pales 101 soit
située au plus près du disque 3
a (ou 3
b). Les crans pentus 104 qui relient les espaces interpales aux fentes 36 de la grille
30 et éventuellement à la cheminée 37, sont taillés dans la collerette 39 dont les
dents séparant les crans maintiennent les volets 31 de la grille 30.
[0055] Par ailleurs, la bride 42 est fixée sur une contre-bride 44 sur laquelle sont soudées
les parois 28 et 29 de la gaine. Des passages 45 sont ménagés en regard dans la collerette
inférieure 40 de la cassette ainsi que dans la bride 42 et la contre-bride 44 afin
d'établir une communication permanente entre les tronçons de la cheminée 37 de ladite
cassette et de ladite gaine.
[0056] D'autres modes d'exécution du moyen de circulation forcée 100 peuvent être mis en
oeuvre. Certains sont illustrés par les figures 3A à 3C.
[0057] Suivant le deuxième mode d'exécution ressortant de la figure 3A, le moyen de circulation
forcée 100 comporte, en combinaison avec le ventilateur centrifuge 101-103, une ou
plusieurs buses 105 creusées dans la bride 41 ou rapportées dans celle-ci. Cette ou
ces buses sont branchées sur une source de phase légère qui peut être le refoulement
8 du ventilateur 7 ou bien un circuit indépendant de phase légère, tel qu'un circuit
d'air comprimé. La ou les buses 105 s'étendent sensiblement dans la direction des
pales voisines 101. Elle ou elles débouchent en regard des espaces libres qui séparent
ces pales et sont situées en amont desdites pales si l'on considère le sens G de l'écoulement
de fuite, c'est-à-dire du côté intérieur des pales et au-dessus du rotor.
[0058] Bien entendu, un faible jeu est prévu entre les pales 101 et la partie pleine 103
du disque de tête 3
a ou 3
b. Ce jeu doit être davantage réduit entre la zone où débouchent la ou les buses 105
et la partie pleine 103.
[0059] Suivant le troisième mode d'exécution ressortant de la figure 3B, le moyen de circulation
forcée comporte, en combinaison ou non avec le ventilateur centrifuge 101-103, une
ou plusieurs buses 106 branchées sur la source de phase légère sous pression, s'étendant
tangentiellement au rotor 2 et débouchant dans la cheminée 37 en tête et vers l'aval
de l'écoulement hélicoïdal de fuite qui coïncide avec l'avant de la rotation du rotor
(flèche T).
[0060] Bien entendu, le ventilateur centrifuge 101-103 constitue, lorsqu'il existe, un
joint soufflé empêchant le flux d'appoint issu de la ou des buses 106 de refouler
vers l'amont de la fuite. Pour la même raison, un jeu minimal doit être prévu entre
la partie pleine périphérique 103 du disque de tête 3
a ou 3
b et la bride 41.
[0061] Avantageusement, la ou les buses 106 peuvent être inclinées suivant la pente de l'écoulement
hélicoïdal de fuite vers le bas.
[0062] Suivant le quatrième mode d'exécution ressortant de la figure 3C, le moyen de circulation
forcée 100 comporte, en combinaison ou non avec le ventilateur centrifuge 101-103
et/ou la ou les buses 106, une ou plusieurs buses 107 branchées sur la source de phase
légère sous pression précitée. Cette ou ces buses 107 débouchent entre la gaine et
le rotor, avantageusement près de la grille 30 entre les deux disques de tête dudit
rotor. La ou les buses 107 s'étendent en biais sensiblement dans la direction du ou
des volets voisins 31 de cette grille 30 pour souffler à travers des fentes 36 de
celle-ci.
[0063] Une forme de réalisation particulière de la combinaison de la barrière sélective
de collecte 30 avec une barrière sélective de transfert 49 est illustrée par la figure
7.
[0064] Dans cette forme de réalisation, l'enceinte 1 entoure une grille de collecte 30 dont
les volets 31 s'étendent au plus près de l'enveloppe fictive des disques coniques
3 du rotor 2 et délimitent des fentes 36 qui débouchent dans le tronçon de cheminée
37 ménagé entre ladite enceinte et ladite grille. Celles-ci sont prolongées vers le
bas par les parois extérieure 28 et intérieure 29 de la gaine délimitant entre elles
un deuxième tronçon de cheminée 37 communiquant en permanence avec le premier.
[0065] Ainsi que cela est déjà expliqué en préambule de la présente demande, il peut s'agir
dans un grand nombre de cas de recycler la phase légère du mélange concentré qui s'écoule
en tournant vers le bas dans la cheminée 37, de façon à acheminer la phase lourde
jusqu'à son évacuation en disposant pour sa mise en suspension d'une quantité suffisante
de phase légère, laquelle ne doit pas être évacuée avec ladite phase lourde. Il faut
donc que cette phase légère du mélange concentré puisse revenir dans le mélange à
traiter sans entraîner de phase lourde, cette phase légère extraite de la cheminée
37 étant alors remplacée par celle qui y parvient à travers les fentes 36 de la grille
de collecte 30.
[0066] Dans ce but, l'appareil de centrifugation qui peut être de n'importe quel type (figures
7 et 17 à 23) comporte une barrière sélective de transfert 49 (figures 7 à 16) qui
est disposée sur l'une des parois 28 ou 29 de la gaîne en aval du rotor, si l'on considère
le sens axial d'écoulement de la fuite suivant la flèche G, et raccordée sur la paroi
intérieure 29 de la gaine en amont du rotor 2, si l'on considère le sens axial d'écoulement
du mélange suivant la flèche F. Ainsi, la fuite de phase légère chargée de la phase
lourde traversant la grille de collecte 30 s'achemine au-delà de cette grille de collecte
30 et la phase légère de ce mélange concentré qui doit être recyclée traverse, sans
que la phase lourde puisse en faire autant, la barrière de transfert 49 et parvient
dans le mélange à traiter en amont du rotor 2.
[0067] L'emplacement de la barrière sélective de transfert 49 est défini d'une façon générale
dans ce qui précède pour coiffer toutes les formes de réalisation possibles dont celles
qui sont illustrées par les figures 7 et 17 à 23.
[0068] En ce qui concerne plus précisément la forme de réalisation de la figure 7, on peut
dire que cette barrière de transfert est montée sur la paroi intérieure 29 de la gaine
en-dessous du rotor pour déboucher dans la cheminée 37 et dans le conduit central
délimité par cette paroi pour véhiculer le mélange à traiter.
[0069] Selon un premier mode d'exécution illustré par la figure 7, la barrière sélective
de transfert 49 est une grille 50 absolument identique à la grille de collecte 30
précitée ; ses volets 31 sont orientés de la même façon, relativement à l'écoulement
de fuite dans la cheminée 37, que ceux de ladite grille de collecte 30 ; dès lors,
au passage de la grille de transfert 50, la phase lourde reste piégée dans la cheminée
37 puisqu'elle ne peut pas, en raison de sa rotation, s'engager entre les volets orientés
à l'inverse de cette rotation dans les fentes 36 ; par contre, la phase légère qui
est en légère surpression par rapport au mélange du conduit, s'écoule à travers lesdites
fentes jusque dans ledit conduit mais avec une vitesse suffisamment faible pour qu'elle
n'entraîne pratiquement pas de phase lourde.
[0070] Bien entendu, cette grille de transfert 50 est applicable, comme les autres moyens
équivalents décrits ci-après en se référant aux figures 8 à 16, aux autres formes
de réalisation de l'appareil de centrifugation et notamment à celles des figures 17
à 23.
[0071] Selon le deuxième mode d'exécution illustré par la figure 8, la barrière sélective
de transfert 49 est une plaque perforée 51 dont les trous 52 ont un diamètre et une
répartition tels que les particules de phase lourde, même les plus fines, ne peuvent
pas les franchir. D'ailleurs, cela leur est d'autant plus difficile qu'elles circulent
de façon sensiblement parallèle à la plaque ou avec une faible incidence, ce qui diminue
considérablement la chance de pénétrer dans un trou.
[0072] Selon le troisième mode d'exécution illustré par la figure 9, la barrière sélective
de transfert 49 est une membrane de filtration dans la masse 53. Cette membrane délimite
des canaux 54 dans lesquels les particules de phase lourde peuvent tenter de pénétrer.
Si elles sont très fines, elles peuvent traverser complètement la membrane à condition
de parvenir sur celle-ci suivant une incidence appropriée. Mais en général, elles
se bloquent dans les canaux dont la section n'est pas constante et dont la forme est
sinueuse. Dès lors, la membrane arrête dans sa masse les particules de phase lourde
et se laisse traverser par la phase légère qui retourne alors dans le mélange. La
membrane se comporte comme un filtre avec l'inconvénient que ce filtre est colmatable
et doit par conséquent être changé périodiquement.
[0073] Selon le quatrième mode d'exécution illustré par la figure 10, la barrière sélective
de transfert 49 est une membrane de filtration superficielle 55. Cette membrane comporte
une sous-couche 56 à travers laquelle la phase légère chargée pourrait passer mais
qui en réalité n'est traversée que par la phase légère exempte de phase lourde. En
effet, la phase lourde est arrêtée par une peau filtrante 57 recouvrant la sous-couche
et présentant des orifices calibrés 58 de dimensions telles que la phase légère passe.
Une telle membrane 55 est non colmatable et son remplacement n'est à éventuellement
envisager que lors des révisions de l'appareil.
[0074] Les barrières de transfert 51, 53 et 55 (figures 8 à 10) peuvent être des manchons
cylindriques rigidement interposés entre deux éléments de la paroi intérieure 29 de
la gaine. Elles peuvent aussi être des écrans insérés dans des fenêtres délimitées
par ladite paroi intérieure 29.
[0075] Ces barrières 51, 53 et 55 peuvent coopérer, lorsque le mélange concentré s'écoulant
dans la cheminée 37 est un brouillard liquide, avec un dispositif de coalescence 59
permettant d'améliorer leur efficacité et de les soustraire à la majeure partie des
gouttelettes.
[0076] Selon un premier mode d'exécution illustré par les figures 11 et 12, le dispositif
de coalescence 59 est constitué par un empilage de déflecteurs tronconiques 60 écartés
les uns des autres et divergeant vers l'aval de l'écoulement suivant la flèche G du
mélange concentré dans la cheminée 37. Observés en projection sur la barrière 51 ou
53 ou 55 correspondante, les déflecteurs se recouvrent mutuellement. Dès lors, les
gouttelettes entraînées par la phase gazeuse qui s'échappe à travers ladite barrière,
rencontrent les déflecteurs, se réunissent, grossissent et coulent vers le bas, ne
pouvant ainsi pas traverser cette barrière.
[0077] Selon un deuxième mode d'exécution illustré par les figures 13 et 14, le dispositif
de coalescence 59 est constitué par une pluralité de volets longitudinaux fixes 61
orientés et répartis, relativement à la rotation suivant la flèche T du mélange concentré
dans la cheminée 37, comme les volets 31 de la grille de transfert 50 selon la figure
7. Dès lors, les gouttelettes en tournant dans la cheminée, rencontrent les volets
61 et tendent à se réunir, à grossir et à couler le long desdits volets vers le bas
sans parvenir à la barrière 51, 53 ou 55 correspondante, le risque d'être entraîné
à travers celle-ci par la phase gazeuse étant ainsi annihilé.
[0078] Selon un troisième mode d'exécution illustré par les figures 15 et 16, le dispositif
de coalescence 59 est constitué par deux cylindres perforés 62 et 63 concentriques
entre eux et avec la barrière 51, 53 ou 55 correspondante, ces cylindres étant fermés
en haut par une cloison annulaires 64. Les perforations 65 desdits cylindres sont
disposées en quinconce les unes par rapport aux autres et relativement aux orifices
de ladite barrière afin de former un filtre à chocs. Lorsque le brouillard traverse
en chicane les cylindres, ses gouttelettes se réunissent, grossissent et coulent le
long des deux faces de chacun desdits cylindres jusqu'en bas. Elles ne peuvent donc
pas parvenir à la barrière, laquelle ne peut alors être traversée en pratique que
par de la phase légère.
[0079] L'exposé qui suit vise à décrire maintenant quelques formes de réalisation d'un appareil
de centrifugation dans lesquelles le dispositif de l'invention peut être mis en oeuvre.
[0080] Une première forme de réalisation d'un appareil du type à contre-courant selon la
figure 1 est schématisée sur les figures 17 et 18. Cet appareil est destiné à traiter
un mélange de phase gazeuse et de phase pulvérulente. Il comporte un rotor 2 monté
dans une enceinte 1 surmontant une gaine dont les parois intérieure 29 et extérieure
28 délimitent une cheminée 37 dans laquelle la phase gazeuse de fuite chargée de la
phase pulvérulente séparée s'écoule de façon hélicoïdale. La paroi intérieure 29 est
munie d'une barrière sélective de transfert 49 qui peut être de n'importe quel type,
par exemple une grille 50.
[0081] A leur partie inférieure, les deux parois sont reliées par un fond 66 constitué par
deux rampes hélicoïdales 67 s'étendant symétriquement à partir de leur base commune
68 dans une première moitié de la cheminée 37 et par deux autres rampes hélicoïdales
69 s'étendant symétriquement à partir de leur base commune 70 dans la deuxième moitié
de la cheminée, ces deux paires 67 et 69 de rampes se réunissant à deux sommets 71
diamétralement opposés. Par ailleurs, les bases 68 et 70 sont branchées sur un moyen
d'évacuation de la phase lourde pulvérulente guidée vers le fond par les rampes 67
et 69, moyens qui peuvent être constitués par un réservoir fermé 72, une écluse rotative
73 ou autre.
[0082] Il est important de remarquer que dans cette réalisation, la phase lourde pulvérulente
est évacuée et que la phase légère de fuite qui la maintient en suspension tournante
dans la cheminée 37 ne peut pas s'échapper avec ladite matière pulvérulente, mais
retourne à travers la barrière de transfert 49 dans le conduit délimité par la paroi
29 pour s'unir au mélange avant que celui-ci ne parvienne au rotor 2.
[0083] Enfin, la paroi intérieure 29 délimitant le conduit de mise en rotation du mélange
à traiter et de distribution de celui-ci au rotor 2, est raccordée à une tubulure
tangentielle d'alimentation 74 traversant la gaine sous les rampes inclinées 67, 69
et entre celles-ci ; de plus, cette paroi intérieure 29 est prolongée vers le bas,
par un convergent 75 qui forme un dispositif cyclonique grâce auquel une première
séparation de la phase pulvérulente la plus grosse est opérée avant celle qui est
exécutée dans le rotor 2.
[0084] Une deuxième forme de réalisation d'un appareil du type à contre-courant selon la
figure 1 est schématisée sur les figures 19 et 20. Cet appareil est destiné à traiter
un mélange de phase gazeuse et d'une phase liquide. Il comporte un rotor 2 monté dans
une enceinte 1 surmontant une gaine dont les parois intérieure et extérieure délimitent
une cheminée 37 dans laquelle la phase gazeuse de fuite forme avec la phase liquide
séparée un brouillard qui s'écoule de façon hélicoïdale. La paroi intérieure 29 est
munie d'une barrière sélective de transfert 49 qui peut être de n'importe quel type,
par exemple une grille 50.
[0085] La paroi extérieure 28 est entourée par une paroi périphérique concentrique 76 et
ces parois sont reliées l'une à l'autre près du rotor par une couronne d'obturation
77. La paroi périphérique 76 est raccordée à une tubulure tangentielle 78 d'alimentation
en mélange à traiter. Dès lors, le mélange est mis en rotation dans la chambre 79
délimitée par ces parois 28, 76 et descend dans le sens de la flèche F′ suivant un
mouvement hélicoïdal. La paroi périphérique 76 est prolongée par un convergent descendant
80 qui forme un dispositif cyclonique grâce auquel une première séparation des gouttelettes
les plus grosses est opérée.
[0086] La paroi intérieure 29 de la gaine est conique et diverge vers le bas afin que son
extrémité inférieure 81 soit très proche de celle 82 de la paroi extérieure 28. Ces
extrémités 81 et 82 délimitent une ouverture annulaire rétrécie 83 à travers laquelle
le liquide provenant de la réunion des gouttelettes piégées dans la cheminée 37, s'écoule
et tombe sur le convergent 80. Cependant, l'ouverture 83 est insuffisante pour que
la phase gazeuse en excès qui s'écoule dans la cheminée puisse s'échapper par ladite
ouverture. Cet étranglement engendre une légère surpression grâce à laquelle un débit
approprié d'écoulement de la phase gazeuse à travers la barrière 49 s'établit.
[0087] Les gouttes ou filets de liquide qui tombent de l'ouverture 83 dans le passage 84
entre les extrémités 81, 82 et le convergent 80 ne risquent pas, en raison de leur
grosseur, d'être entraînées par le mélange qui franchit en tournant ce passage pour
s'écouler en sens axial inverse suivant la flèche F dans le conduit convergent délimité
par la paroi intérieure 29.
[0088] Une troisième forme de réalisation d'un appareil du type à contre-courant selon la
figure 1 est schématisée sur la figure 21. Cet appareil est destiné à traiter un mélange
de phase gazeuse et de phase pulvérulente. Il comporte, sous l'enceinte fixe 1 et
le rotor 2 non représentés, une gaine dont les parois intérieure 29 et extérieure
28 délimitent entre elles une cheminée 37 dans laquelle la fuite de phase gazeuse
en écoulement hélicoïdal maintient en suspension la phase pulvérulente séparée. La
paroi intérieure 29 est munie d'une barrière sélective de transfert 49 qui peut être
de n'importe quel type, par exemple une grille 50.
[0089] Sous cette barrière et à une distance suffisante, la paroi extérieure 28 est reliée
par un fond 85 à la paroi intérieure 29 dont un prolongement 86 s'étend en-dessous
et plonge dans un convergent descendant 87. L'embouchure supérieure 88 de ce convergent
qui entoure avec jeu le prolongement 86 est raccordée à une tubulure tangentielle
89 pour l'alimentation en mélange du dispositif cyclonique ainsi formé. Dans ce dispositif,
les particules solides les plus grosses tombent et traversent une embase tubulaire
90 branchée sur un cendrier ou autre moyen d'évacuation de la phase lourde séparée.
[0090] Le mélange en écoulement hélicoïdal remonte suivant la flèche F dans le conduit délimité
par la paroi 29 en prenant au passage la phase légère s'échappant à travers la barrière
50 de la cheminée 37, puis il traverse le rotor 2 pour y être traité. La phase lourde
éjectée du rotor et une fuite de phase légère, qu'elles aient ou non traversé une
barrière de collecte 30, parviennent en tournant dans le même sens dans la cheminée
37, mais en cheminant axialement dans le sens opposé défini par la flèche G.
[0091] Le fond 85 de la gaine est relié par au moins un conduit extérieur à l'embase 90.
Dans l'exemple représenté, deux conduits 91, 92, sont prévus et comportent une buse
interne 93, 94 respectivement. Chaque buse permet le passage de la phase pulvérulente,
mais calibre la fuite à cet endroit de la phase gazeuse afin de bien équilibrer les
pressions du système et qu'ainsi, le recyclage de la phase légère dans la cheminée
37 soit réglé dans les meilleures conditions de fonctionnement établi.
[0092] Une quatrième forme de réalisation d'un appareil du type équicourant selon la figure
2 est schématisée sur la figure 22. Dans cette quatrième forme de réalisation, on
retrouve :
- l'enceinte 1 dont la surface interne 1a est tronconique et diverge vers le bas,
- le rotor 2 calé sur le fût tubulaire 17 dont les ouvertures 18 et 19 débouchent
dans la chambre inférieure 20 de collecte de la phase légère épurée et dans la chambre
supérieure 21 de transit de cette phase légère épurée,
- les petites pales 15 portées par la couronne fixe 16 et coopérant avec le premier
disque amont 3 du rotor 2 afin de former un ventilateur centrifuge marginal coopérant,
- la chambre supérieure 23 d'aspiration séparée par la cloison 22 de ladite chambre
de transit et raccordée par la tubulure tangentielle 24 à la source du mélange à traiter,
- le convergent cyclonique 26 formant la base,
[0093] L'enceinte 1 comporte, au-dessus du rotor 2, une rehausse 95 aboutissant à la tubulure
24 et, au-dessous dudit rotor, une paroi 28 aboutissant au convergent 26. Cette paroi
extérieure 28 coopère avec une paroi intérieure 29 pour former une gaine dans laquelle
s'écoule de façon hélicoïdale la fuite de phase légère chargée de la phase lourde
séparée. Un ou plusieurs conduits extérieurs 96 relient autant de fenêtres 97 ménagées
dans la paroi 28 à autant de fenêtres 98 ménagées dans la rehausse 95. Les fenêtres
97 débouchant dans la gaine 28, 29 sont munies de barrières sélectives de transfert
49. En outre, un passage 99 prévu entre la paroi intérieure de gaine 29 et le convergent
26 laisse passer la phase lourde s'échappant de la cheminée. Ce passage est réglé
comme indiqué précédemment pour qu'un équilibre de pressions se stabilise de telle
façon qu'un recyclage de la phase légère en excès s'établisse à travers le ou les
conduits 96 entre la gaine 28, 29 et la chambre 23.
[0094] Une variante est illustrée par la figure 23. Dans cette variante, l'appareil comporte
des éléments identiques à ceux de la quatrième forme de réalisation et sont désignés
par les mêmes signes de référence. La seule différence réside dans le fait que l'enceinte
1 est éloignée du rotor 2 de façon à monter dans celle-ci, en prolongement de la paroi
intérieure 29 de la gaine, une grille de collecte 30. L'appareil de cette variante
fonctionne de la même manière que celui de la figure 22, à la seule différence près
que la collecte de la phase lourde s'effectue à travers la grille 30 et que celle-ci
participe au recyclage de la phase légère à travers la barrière de transfert 49 et
le ou les conduits extérieurs 96.
1. Appareil de séparation centrifuge de la phase lourde d'un mélange relativement
à la phase légère, cet appareil - qu'il soit du type à contre-courant (figure 1) dans
lequel les composantes axiales des écoulements du mélange et de la fuite périphérique
sont dirigées dans des sens opposés (F et G) ou du type équicourant (figure 2) dans
lequel lesdites composantes axiales sont dirigées dans le même sens (F,G) - comportant
notamment dans une enceinte fixe (1) :
- d'une part, un rotor de traitement (2) à disques (3) écartés les uns des autres
et délimitant des ajourages (11) décalés angulairement d'un disque au suivant en
déterminant la pente d'écoulement hélicoïdal du mélange,
- d'autre part, un moyen, tel qu'un ventilateur (7), destiné à engendrer une chute
de pression en amont et un débit de mélange vers l'aval à travers les ajourages (11)
du rotor en formant ainsi des veines hélicoïdales vives tournant plus vite que le
rotor, ces veines vives étant séparées les unes des autres et de l'écoulement hélicoïdal
périphérique de fuite par des lames hélicoïdales mortes tournant sensiblement à la
même vitesse que ce rotor, l'écoulement hélicoïdal de fuite ayant le même sens de
rotation (T) que les écoulements hélicoïdaux à travers le rotor (2),
ledit appareil étant caractérisé :
- en ce qu'il est équipé d'un dispositif permettant de piéger la phase lourde au fur
et à mesure qu'elle parvient à la périphérie sans s'opposer à ce que la phase légère
se trouvant à cet endroit revienne vers le centre,
- en ce que le dispositif à piéger comprend une gaine à parois concentriques (28,29)
canalisant dans sa paroi intérieure l'écoulement du mélange et entre ses parois intérieure
et extérieure l'écoulement de fuite,
- en ce qu'une partie au moins de l'une des parois de la gaine est constituée par
au moins une barrière sélective (30,49) présentant des orifices à travers lesquels
la phase légère de fuite peut revenir vers le centre mais en n'entraînant qu'une infime
partie de la phase lourde séparée, tandis que la majeure partie de la phase lourde
séparée reste piégée dans la gaine,
- et en ce qu'un moyen de circulation forcée est disposé en tête de la gaine pour
générer un flux de phase légère entraînant le mélange de fuite vers le bas et forçant
ainsi la phase lourde à s'acheminer vers le bas.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une barrière sélective
de collecte (30) est située en regard du rotor (2) pour s'opposer au retour dans le
mélange à traiter de la phase lourde séparée et piégée.
3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une barrière sélective
de transfert (49) est disposée, si l'on considère le sens d'écoulement de la fuite
(G), en aval du rotor (2) sur l'une des parois (28,29) de la gaine et raccordée, si
l'on considère le sens d'écoulement (F) du mélange, en amont du rotor (2) sur la paroi
intérieure (29) de ladite gaine pour que la phase légère de l'écoulement de fuite
puisse se recycler dans l'écoulement du mélange, la phase légère de l'écoulement de
fuite étant ainsi constamment renouvelée sans que la phase lourde puisse revenir dans
le mélange.
4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la barrière sélective
ou grille de collecte (30) est formée par une pluralité de volets longitudinaux fixes
(31) dont les bords intérieurs (32) et extérieurs (34) définissent des enveloppes
cylindriques fictives (33,35) concentriques au rotor, chaque volet (31) s'étendant,
si l'on considère dans un plan perpendiculaire audit rotor le sens de rotation (T)
de celui-ci, de l'intérieur arrière vers l'extérieur avant.
5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la barrière sélective
ou grille de transfert (49) est formée par une pluralité de volets longitudinaux fixes
(31) dont les bords intérieurs (32) et extérieurs (34) définissent des enveloppes
cylindriques fictives (33,35) concentriques au rotor, chaque volet (31) s'étendant,
si l'on considère dans un plan perpendiculaire audit rotor le sens de rotation (T)
de celui-ci, de l'intérieur arrière vers l'extérieur avant.
6. Appareil selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les volets (31) sont
parallèles entre eux et régulièrement espacés.
7. Appareil selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque volet (31)
est incurvé avec sa concavité orientée vers le centre.
8. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la barrière sélective
de transfert est constituée par au moins une plaque perforée (51).
9. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la barrière sélective
de transfert est constituée par au moins une membrane de filtration dans la masse
(53).
10. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la barrière sélective
de transfert est constituée par au moins une membrane de filtration en surface (55).
11. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la barrière sélective
de transfert (49) coopère avec un dispositif de coalescence (59) du brouillard liquide
constituant la phase lourde séparée, ce dispositif de coalescence étant constitué
par des éléments descendants situés entre les deux parois (28,29) de la gaine.
12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de coalescence
(59) est constitué par un empilage de déflecteurs tronconiques (60) écartés les uns
des autres et divergeant vers l'aval de l'écoulement de fuite.
13. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de coalescence
(59) est constitué par une pluralité de volets longitudinaux fixes (61) dont les bords
intérieurs (32) et extérieurs (34) définissent des enveloppes cylindriques fictives
(33,35) concentriques à la membrane filtrante de transfert, chaque volet (61) s'étendant,
si l'on considère dans un plan perpendiculaire à l'axe de ladite membrane le sens
de rotation (T) de l'écoulement de fuite, de l'intérieur arrière vers l'extérieur
avant.
14. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de coalescence
(59) est constitué par au moins un cylindre perforé (62,63) concentrique à la membrane
de transfert (51 ou 53 ou 55), de façon à former un filtre à chocs sur le retour de
la phase légère de fuite à travers cette membrane dans la paroi intérieure de la gaine.
15. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de circulation
forcée comporte des pales fixes 15 faisant corps avec la tête de l'enceinte fixe (1)
et coopérant avec le premier disque (3a) du rotor (2) disposé en amont de l'écoulement de fuite périphérique (G), afin de
former un ventilateur centrifuge marginal, ces pales (15) étant inclinées, si l'on
considère le sens de rotation (T) du rotor, du centre arrière vers la périphérie avant,
le ventilateur forçant alors ledit écoulement de phase légère chargée de la phase
lourde séparée, vers l'aval de cet écoulement de fuite.
16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que le moyen de circulation
forcée comporte au moins une buse (105) branchée sur une source de phase légère, telle
que le refoulement du moyen engendrant dans cet appareil la chute de pression, débouchant
en amont des pales fixes précitées si l'on considère l'écoulement de fuite périphérique
et s'étendant sensiblement dans la direction de la ou des pales voisines.
17. Appareil selon la revendication 1 ou 15, caractérisé en ce que le moyen de circulation
forcée comporte au moins une buse (106) branchée sur une source de phase légère, telle
que le refoulement du moyen engendrant dans cet appareil la chute de pression, débouchant
en tête de la gaine et s'étendant tangentiellement dans le sens de rotation du rotor.
18. Appareil selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 1, 15
et 17, caractérisé en ce que le moyen de circulation forcée comporte au moins une
buse (107) branchée sur une source de phase légère, telle que le refoulement du moyen
engendrant dans cet appareil la chute de pression, débouchant entre le rotor et la
gaine sensiblement au niveau du premier disque (3a) du rotor (2), disposé en amont de l'écoulement de fuite périphérique et s'étendant
en biais sensiblement dans la direction du ou des volets voisins de la grille de collecte.
19. Appareil selon la revendication 3, du type à contre-courant dans lequel le mélange
s'écoule de bas en haut, la phase légère dans le même sens et la phase lourde pulvérulente
de haut en bas, caractérisé en ce que la gaine munie d'une barrière sélective de transfert
(49) est fermée à sa partie inférieure par un fond (66) conformé en au moins deux
rampes hélicoïdales (67,69) reliant les deux parois (28,29) de ladite gaine et descendant,
pour canaliser la phase lourde séparée à partir d'au moins un sommet (71) et de part
et d'autre de celui-ci jusqu'à au moins une base (68,70) reliée à un moyen d'évacuation
de cette phase lourde et de retenue vis-à-vis de la phase légère, tel qu'un réservoir
fermé (72), une écluse rotative (73) ..., la paroi intérieure (29) de la gaine étant
raccordée à une tubulure tangentielle (74) d'alimentation en mélange à traiter et
étant prolongée par un convergent descendant (75) afin de former un dispositif cyclonique.
20. Appareil selon la revendication 3, du type à contre-courant dans lequel le mélange
s'écoule de bas en haut, la phase légère dans le même sens et la phase lourde liquide
de haut en bas, caractérisé en ce que la gaine (28,29) munie d'une barrière sélective
de transfert (49) est entourée par une chambre annulaire (79) de mise en rotation
du mélange, chambre dont la paroi périphérique (76) sensiblement cylindrique est raccordée,
à son extrémité haute fermée (77) située sous le rotor, à une tubulure tangentielle
(78) d'alimentation en aérosol liquide à traiter et est prolongée, à son extrémité
basse située sous la gaine, par un convergent descendant (80) afin de former un dispositif
cyclonique, l'ouverture inférieure de ladite gaine (83) qui débouche au-dessus du
convergent étant rétrécie, de préférence par la forme conique de la paroi intérieure
(29) de cette gaine, afin d'être pratiquement obturée par le liquide qui s'écoule
pour réduire considérablement la fuite de phase gazeuse à cet endroit.
21. Appareil selon la revendication 3, du type à contre-courant dans lequel le mélange
s'écoule de bas en haut, la phase légère dans le même sens et la phase lourde pulvérulente
de haut en bas, caractérisé en ce que la gaine (28,29) munie d'une barrière sélective
de transfert (49) est fermée à sa partie inférieure par un fond annulaire (85) relié
par au moins un conduit extérieur (91,92) à une embase tubulaire (90) d'un convergent
descendant (87) branchée sur un cendrier ou autre moyen d'évacuation de la phase lourde
séparée, convergent dont l'ouverture supérieure (88) entoure avec jeu la paroi intérieure
(86) de la gaine qui est raccordée, sous le fond précité, à une tubulure tangentielle
(89) d'alimentation en mélange à traiter, en formant ainsi un dispositif cyclonique,
le ou les conduits extérieurs (91,92) comportant en outre une buse interne (93,94)
qui limite la fuite de phase gazeuse avec l'évacuation de phase lourde.
22. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, du type équicourant
dans lequel le mélange et la phase lourde s'écoulent dans le même sens de haut en
bas tandis que la phase légère s'écoule dans un conduit central du bas vers le haut,
caractérisé en ce qu'au moins une barrière sélective de transfert (49) est montée
sur la paroi extérieure (28) de la gaine, sous le rotor (2) et à l'entrée d'au moins
un conduit extérieur (96) débouchant (en 98) au-dessus du rotor et sous l'entrée (24)
du mélange à traiter, la paroi intérieure (29) de ladite gaine, qu'elle soit ou non
munie d'une barrière sélective de collecte en regard dudit rotor, s'étendant sous
ce rotor pour que l'espace interne de la gaine dans lequel s'écoule la phase lourde
débouche au-dessus d'un convergent descendant (26).