BE1020252A3

BE1020252A3 - Separateur de matieres granuleuses.

Info

Publication number: BE1020252A3
Application number: BE2011/0547A
Authority: BE
Inventors: Xavier Prignon
Original assignee: Magotteaux Int
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-07-02
Also published as: EP2755777B1; CN103781560B; US9144826B2; CA2847729A1; PL2755777T3; ZA201401602B; CA2847729C; CL2014000454A1; ES2825524T3; BR112014005658B1; MX343650B; AU2012307457B2; JP2014526379A; JP6120860B2; CN103781560A; MX2014003059A; US20140251878A1; WO2013037820A1; EP2755777A1; BR112014005658A2

Abstract

La présente invention se rapporte à un séparateur dynamique à air pour la séparation de matières constituées de particules de tailles différentes en fractions granulométriques, ledit séparateur comprenant une cage tournante et une chambre de récupération des fines aménagée de façon coaxiale dans le prolongement de la cage tournante caractérisé en ce que: - ledit séparateur comprend une roue de ventilateur positionnée de façon coaxiale à la chambre de récupération des fines; - ladite roue de ventilateur se trouve à l'extrémité du conduit de sortie d'air épuré provenant de la chambre de récupération des fines pour aspirer, en utilisation, cet air et l'envoye vers la chambre de répartition d'air autour de la cage tournante.

Description

SEPARATEUR DE MATIERES GRANULEUSES

Objet de l'invention

[0001] La présente invention se rapporte à un équipement industriel de séparation de matières granuleuses et en particulier à la classification des poudres ou assimilés à l’aide de séparateurs dynamiques à air.

Etat de la technique

[0002] La séparation de matières en fraction de particules de tailles différentes peut se faire au moyen de séparateurs dynamiques à air. Les matières concernées sont des poudres avec des tailles de particules allant jusqu’à 1000 pm, telles que du ciment, du calcaire ou de la chaux, du minerai et du charbon entre autres.

[0003] Les séparateurs dynamiques ont connu plusieurs évolutions majeures permettant de les classer en 3 grandes familles. La première génération, connue généralement sous les noms « turbo », « heyd » ou « whirlwind », a été améliorée par la seconde génération <« type wedag ».

[0004] La 3e génération est la plus performante du point de vue de l’efficacité de séparation. Le principe de fonctionnement des séparateurs de cette génération est notamment décrit dans les documents US 4,551,241 et EP 0023320 A1.

[0005] Le document US 4,551,241 divulgue un séparateur de particules muni d’un cyclone latéral dans lequel les particules fines sont envoyées avec l’air vers des cyclones pour être récupérées. Les fines particules qui n’ont pas été cyclonées sont renvoyées vers la cage tournante du séparateur. L’ensemble de l’installation s’avère relativement encombrant et de conception assez complexe.

[0006] Le document WO 2005/075115 présente un dispositif pour la classification des matières granuleuses ayant la particularité de posséder une chambre de cyclonage de la fraction fine dans le prolongement de l’axe de la cage tournante. Cette chambre de récupération aménagée de manière coaxiale à la cage tournante fait partie du corps du séparateur. Ce type de séparateur à air ne nécessite de ce fait pas de cyclone ou filtre extérieur pour séparer la matière fine de l’air de séparation. La chambre de récupération profite du vortex d’air créé par la cage pour le cyclonage. Le ventilateur qui aspire l’air côté sortie du séparateur et le refoule vers la volute d’entrée d’air du séparateur est cependant positionné à l’extérieur de l’installation, ce qui entraîne un encombrement important. Par ailleurs, la distribution d’air doit se faire au travers d’une volute toujours conçue pour un débit d’air déterminé. Elle ne permet donc pas un fonctionnement optimal lorsque le débit d’air varie.

[0007] Tous les types de séparateurs de l’état de la technique fonctionnent selon un même principe qui est représenté dans les figures 1 à 6. Le cœur du séparateur se compose d’une cage d’écureuil tournant autour d’un axe vertical. Cette cage est constituée de plats ou de barreaux espacés et est entourée de ventelles permettant de guider l’air venant de la chambre de répartition d’air du séparateur avant d’entrer dans la cage.

[0008] La matière à séparer aboutit dans la zone de sélection délimitée par l’extérieur de la cage et les déflecteurs. La taille maximale des particules entrant dans la cage avec l’air est déterminée par la vitesse de rotation de la cage et la quantité d’air avec laquelle le séparateur est alimenté.

[0009] Les particules plus grosses restent à l’extérieur de la cage et sont récupérées dans le fond de la chambre de récupération de la fraction grossière.

[0010] Les fines particules entrent dans la cage avec l’air. Cet air chargé de fines particules est ensuite dirigé vers des moyens de séparation air/matière afin de collecter la matière. Ceux-ci peuvent être des cyclones ou filtres extérieurs au séparateur ou alors - comme décrit dans WO 2005/075115 - dans une chambre de récupération des particules fines intégrée au séparateur, adjacente et coaxiale à la cage.

[0011] L’air cycloné ou filtré est ensuite aspiré vers un ventilateur et renvoyé pour tout ou en partie vers la chambre de répartition d’air du séparateur. En général cette chambre de répartition d’air consiste en une volute en forme de spirale centrée sur la cage du séparateur. Il est cependant difficile de répartir l’air uniformément à 360° autour de la cage. En effet, la distribution de l’air dépend de la forme de la volute, mais également de la vitesse et du débit d’air. De plus, des dépôts de matière peuvent apparaître dans la volute ce qui empêche une distribution uniforme de l’air et donc une bonne efficacité de séparation.

Buts de l’invention

[0012] La présente invention vise à divulguer un séparateur dynamique à cage tournante à air permettant d’éviter l’utilisation d’un ventilateur extérieur. Le ventilateur est intégré au corps du séparateur, ce qui permet d’améliorer la répartition d’air sur le périmètre et la hauteur de la cage et ainsi de réaliser un flux d’air homogène empêchant la ségrégation des particules dans les zones mortes.

[0013] Le séparateur de la présente invention vise aussi à réduire l’encombrement global de l’installation et à pouvoir installer un séparateur haute efficacité dans des endroits où cela n’était pas possible antérieurement.

Résumé de l'invention

[0014] La présente invention divulgue un séparateur dynamique à air pour la séparation de matières constituées de particules de tailles différentes en fractions granulométriques, ledit séparateur comprenant une cage tournante et une chambre de récupération des fines aménagée de façon coaxiale dans le prolongement de la cage tournante, caractérisé en ce que : - ledit séparateur comprend une roue de ventilateur positionnée de façon coaxiale à la chambre de récupération des fines ; - ladite roue de ventilateur se trouve à l’extrémité du conduit de sortie d’air épuré provenant de la chambre de récupération des fines pour aspirer, en utilisation, cet air et l’envoyer vers la chambre de répartition d’air autour de la cage tournante.

[0015] Selon des modes d’exécution particuliers, l’invention comporte au moins une ou une combinaison adéquate des caractéristiques suivantes : la chambre de répartition d’air autour de la cage tournante possède une forme de révolution ; la roue du ventilateur est entourée d’une enveloppe permettant de canaliser l’air ; ladite enveloppe entourant la roue du ventilateur est positionnée de manière coaxiale au séparateur ; - la roue du ventilateur est située au-dessus ou en-dessous de la cage tournante ; ladite enveloppe entourant la roue du ventilateur est reliée à la chambre de répartition d’air autour de la cage tournante par une virole.

Brève description des figures

[0016] La figure 1 représente le schéma d’un séparateur selon l’état de la technique avec un séparateur à cage tournante fonctionnant avec des cyclones et des ventilateurs extérieurs.

[0017] La figure 2 représente une installation complète dont le fonctionnement est schématisé dans la figure 1.

[0018] La figure 3 représente une vue en plan de l’installation de la figure 2.

[0019] La figure 4 représente le schéma d’un séparateur de deuxième génération divulgué dans le document WO 2005/075115, c’est-à-dire un séparateur à cage tournante avec cyclonage des fines agencé de manière coaxiale à la cage.

[0020] La figure 5 représente une installation complète selon l’état de la technique WO 2005/075115 avec ses éléments extérieurs.

[0021] La figure 6 représente une vue en plan de l’installation de la figure 5.

[0022] Les figures 7 et 8 représentent une vue en coupe du principe de fonctionnement d’un séparateur selon un premier et un deuxième mode d’exécution de l’invention.

[0023] La figure 9 représente le premier mode d’exécution de l’invention dans son environnement immédiat avec les conduites de recirculation d’air.

[0024] La figure 10 représente le premier mode d’exécution de l’invention en trois dimensions.

Description de l’invention

[0025] Le principe de séparation des particules dans l’installation selon l’invention est schématisé dans les figures 7 à 10.

[0026] Le séparateur selon l’invention comporte une chambre de récupération 2 des particules fines adjacente et aménagée de manière coaxiale dans le prolongement de la cage tournante 1, cette chambre de récupération 2 étant munie à une de ses extrémités d’un conduit de sortie coaxial 4 de l’air épuré, ledit conduit comportant à son extrémité une roue de ventilateur 3. Cette roue de ventilateur 3 est positionnée de façon coaxiale à la cage tournante 1 et à la chambre de récupération 2 des fines.

[0027] La roue 3 du ventilateur est entraînée par un moteur dont la vitesse sera adaptée à la perte de charge dans le séparateur.

[0028] Entre l’enveloppe de recirculation du ventilateur 6 et la chambre de répartition d’air 5 à l’entrée du séparateur peuvent être installés une pluralité de conduits 7 qui permettent la recirculation de l’air du ventilateur vers la chambre de répartition d’air 5 autour de la cage tournante 1 du séparateur. Ces conduits 7 seront répartis uniformément sur 360° autour de l’axe du séparateur.

[0029] Dû à la répartition uniforme des conduits 7 de recirculation d’air sur le périmètre de la chambre de répartition 5 de l’air, l’air de recirculation est réparti uniformément autour de la cage 1 du séparateur. De ce fait, la dimension de coupure (point de séparation des granulométries) du séparateur est constante sur toute la circonférence de la cage du séparateur.

[0030] Une exécution particulière de l’invention consiste à remplacer la pluralité de conduits 7 par une seule virole extérieure 19 constituée d'une surface de révolution - d’aspect globalement cylindrique ou conique - dont le diamètre est compris entre le diamètre de l’enveloppe du ventilateur 6 et le diamètre extérieur de la chambre de répartition d’air 5 autour de la cage. Dans ce cas, il est préférable d’installer dans la zone de transition entre l’enveloppe du ventilateur 6 et la virole 19 des déflecteurs 8 permettant de transformer la vitesse tangentielle de l’air à la sortie de la roue 3 du ventilateur en vitesse verticale. De même, il peut être utile d’installer des déflecteurs 9 à la jonction entre la virole 19 et la chambre de répartition de l’air 5 afin de donner la direction voulue à l’air dans la chambre de répartition de l’air 5. De ce fait on peut également influencer la répartition de l’air sur la hauteur de la chambre de distribution d’air et la hauteur de la cage. Ceci permet donc d’obtenir une dimension de coupure constante sur toute la hauteur de la cage, ce qui est très difficile à obtenir avec une volute classique.

[0031] La Fig. 8 montre une autre forme d’exécution possible de l'invention. La roue de ventilateur 3 est positionnée coaxialement au séparateur à l’extrémité du conduit de sortie 4 de l’air épuré comme pour le premier mode d’exécution de l’invention, mais cette fois la roue de ventilateur 3 est positionnée au-dessus de la cage 1 du séparateur. La chambre de récupération des particules fines 2 se trouve en-dessous de la cage tournante 1. Par contre, le conduit de sortie d’air épuré 4 entre dans la partie supérieure de la chambre de récupération des fines et traverse la cage tournante 1. Avantageusement ledit conduit 4 est équipé de déflecteurs anti-vortex 13 pour diminuer la vitesse de rotation de l’air avant de déboucher dans la roue du ventilateur 3 se trouvant à son extrémité.

[0032] Dans le mode d’exécution de l’invention où la roue 3 du ventilateur se trouve au-dessus de la cage 1, une recirculation au travers de la virole 19 sera préférée. Ladite virole aura la forme d’une surface de révolution centrée sur l’axe du séparateur et reliera l’enveloppe du ventilateur 6 à la chambre de répartition d’air 5. Dans ce même cas, la taille de la virole 19 pourrait être très réduite si l’enveloppe du ventilateur 6 et la chambre de répartition d’air 5 sont disposées à proximité l’une de l’autre.

[0033] Légende 1. Cage tournante 2. Chambre de récupération des particules fines 3. Roue de ventilateur 4. Conduit de sortie d’air épuré 5. Chambre de répartition de l’air (en forme de volute dans l’art antérieur et en forme de révolution dans le séparateur de l’invention) 6. Enveloppe du ventilateur 7. Conduit de recirculation d’air 8. Déflecteur de sortie du ventilateur 9. Déflecteur d’entrée dans la chambre de répartition d’air 10. Fraction grossière de la matière séparée par gravité 11. Fraction fine de la matière 12. Matière à traiter 13. Déflecteur anti-vortex 14. Déflecteur de répartition d’air autour de la cage 15. Air chargé de particules fines 16. Conduites de recirculation d’air 17. Chambre de récupération de la fraction grossière de la matière 18. Air cycloné 19. Virole

Claims

1. Séparateur dynamique à air pour la séparation de matières constituées de particules de tailles différentes en fractions granulométriques, ledit séparateur comprenant une cage tournante (1) au dessus de laquelle la matière à traiter (12) est alimentée et une chambre de récupération des particules fines (2) aménagée de façon coaxiale dans le prolongement de la cage tournante (1), caractérisé en ce que : - ledit séparateur comprend une roue de ventilateur (3) positionnée de façon coaxiale à la chambre de récupération des fines (2) ; - ladite roue de ventilateur (3) se trouve à l’extrémité du conduit de sortie d’air épuré (4) provenant de la chambre de récupération des fines (2) pour aspirer, en utilisation, cet air et l’envoyer vers la chambre de répartition d’air (5) autour de la cage tournante (1).

2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de répartition d’air (5) autour de la cage tournante (1) possède une forme de révolution.

3. Séparateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite roue (3) du ventilateur est entourée d’une enveloppe (6) permettant de canaliser l’air.

4. Séparateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la roue du ventilateur (3) est située au-dessus de la cage tournante (1).

5. Séparateur selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la roue du ventilateur (3) est située en-dessous de la cage tournante (1 ).

6. Séparateur selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite enveloppe (6) entourant la roue du ventilateur (3) est reliée à la chambre de répartition d'air (5) autour de la cage tournante par une virole (19).