Appareil de dépoussiérage à sec d'un courant gazeux La présente invention a pour objet un appareil de dépoussiérage à sec d'un courant gazeux par centrifu gation, sans organe mobile, des particules à séparer véhiculées par ce courant, comportant un corps exté rieur vertical et creux, à section droite circulaire, pourvu à son extrémité supérieure d'un orifice d'en trée tangentielle du courant gazeux à épurer.
Cet appareil se distingue par le fait qu'à l'intér ieur de ce corps et coaxialement à lui se trouve un conduit central de section droite circulaire, formant ainsi avec le corps un canal de section annulaire de circulation de la veine, ce conduit central étant pourvu à son extrémité supérieure d'un orifice de sortie de la veine, l'ensemble étant agencé de façon que la veine puisse pénétrer du canal annulaire dans le conduit central.
A titre d'exemple on a représenté sur le dessin ci-joint une forme de réalisation de l'appareil, objet de l'invention et des variantes.
Sur ce dessin: la fig. 1 est une vue en élévation, avec arrache ment et coupe partielle de l'appareil, en face aux ori fices d'entrée et de sortie; la fig. 2 est une vue en plan correspondante, en coupe suivant la ligne II-II sur la fig. 1; la fig. 3 est une vue en perspective, avec arrache ments partiels, d'une variante pourvue d'un filtre; et la fig. 4 est une vue en élévation, avec arrache ments partiels, d'une autre variante analogue à celle de la fig. 3 mais dont la partie inférieure est munie d'un pot de détente pour la récupération des impure tés.
L'appareil représenté aux fig. 1 et 2 comprend un corps creux vertical 1, en forme de caisson allongé ouvert à ses extrémités inférieure et supérieure; son orifice inférieure débouche dans un distributeur alvéolaire rotatif 2, de type connu, fixé à l'extrémité inférieure du corps 1 tandis qu'à l'extrémité supé rieure du corps 1 est fixée une virole cylindrique 3 qui lui est coaxiale et dont le diamètre est égal à celui de cette extrémité supérieure;
cette virole 3 constitue le conduit de sortie d'une chambre cylindrico-spirale 4, qui est composée d'une paroi latérale 5, fixée à deux fonds perpendiculaires à l'axe commun du corps 1, et de la virole 3. La paroi 5 qui constitue la surface latérale de la chambre 4 est la surface latérale d'un cylindre droit de directrice en forme de spirale loga rithmique (fig. 2) dont le pôle est situé sur l'axe de la virole 3. Cette paroi en spirale s'étend sur un tour complet depuis le bord de la virole 3 où se trouve son extrémité la plus rapprochée de l'axe.
Ce point est un point de rebroussement de la paroi latérale de la chambre 4, paroi dont la partie en spirale est prolon gée par une partie rectiligne 6, sensiblement tangente à la partie en spirale à son extrémité. A son extrémité la plus éloignée de l'axe la paroi en spirale 5 est pro longée par une partie rectiligne 8, parallèle à la partie 6, et ces deux prolongements 6 et 8 délimitent avec les fonds de la chambre 4 une tubulure 9, bordée d'une bride 10, destinée au raccordement de cette chambre à une conduite d'arrivée d'une gazeuse à dépoussiérer.
Cette chambre 4 est traversée de part en part par un cylindrique 11 d'axe confondu avec l'axe général de l'appareil et qui s'étend à l'intérieur de la virole 3 jusqu'à pénétrer légèrement par son extrémité inférieure, ouverte, dans la partie supé rieure du corps tronconique 1. Le diamètre de ce conduit 11 est notablement inférieur à celui de la virole 3, de façon à définir avec celle-ci un conduti annulaire suffisamment large pour le passage de la masse gazeuse ayant pénétré dans la chambre 4 par la tubulure d'entrée 9.
L'extrémité supérieure du con- duit<B>11</B> constitue la tubulure de sortie d'une autre chambre 12,à paroi latérale constituée, comme celle de la chambre 4, par une surface cylindrique à direc trice en forme de spirale logarithmique, l'axe du cylindre étant confondu avec l'axe générale de l'ap pareil et le pôle de la spirale étant situé sur cet axe.
Cette chambre 12 est portée par la chambre 4 sur le fond de laquelle est fixée une bride 13 ménagée sur le conduit 11. l'orifice 14 ménagé entre les fonds de la chambre 12 et les extrémités de la partie en spirale de la paroi latérale de la chambre 12, de la même manière que l'orifice 9 de la chambre 4, sert d'orifice de sortie de cette chambre 12.
Le fonctionnement est le suivant: la masse gazeuse à épurer est aspirée à travers l'appareil ou soufflée à travers lui; dans les deux cas elle pénètre par l'orifice 9 et circule dans la chambre 4 d'où elle sort sous la forme d'un tourbillon par l'orifice annulaire délimité par la virole 3 et le con duit cylindrique 11.
Du fait de la forme donnée à la chambre 4 l'écoulement dans celle-ci est du type à potentiel de vitesse et est conservatif de l'énergie, de sorte que les vitesse tangentielles des différentes cou che du tourbillon formé sont inversement propor- tionnelles à la distance de ces couches à l'axe et qu'à cette augmentation de la vitesse tangentielle, de la périphérie vers l'axe,
est associée une diminution corrélative de la pression. Cette augmentation de la vitesse tangentielle a pour conséquence une centrifu gation puissante des particules à séparer véhiculées par la masse gazeuse, lesquelles sont ainsi projetées vers<B>la</B> paroi de la virole 3, en même temps qu'elles sont entramées vers le bas par la composante axiale du mouvement tourbillonnaire. En sortant de ce pas sage annulaire,
le tourbillon formé pénètre dans la partie supérieure du corps tronconique 1 où il se trouve progressivement resserré ce qui accroît encore sa vitesse tangentielle de rotation en même temps qu'il est communiqué au fluide une vitesse radiale centripète, laquelle va, également, en s'accroissant d'une manière inversement proportionnelle à la dis tance entre l'axe et les points considérés du tourbil lon.
Du fait de l'apparition de -Cette composante radiale la vitesse d'écoulement qui était primitive- ment verticale se relève progressivement en se rap prochant de l'horizontale, qu'elle finit par dépasser lorsque la vitesse axiale s'annule puis s'inverse par suite de la pression statique régnant dans la partie basse du corps, pour se diriger alors de bas en haut et produire l'écoulement du tourbillon de bas en haut â travers le conduit 11.
C'est la vitesse radiale progres sivement acquise qui, par cette incurvation progres sive, devient la vitesse verticale d'écoulement de bas en haut. -Cette inversion de la vitesse .d'écoulement favorise la séparation des particules véhiculées par la veine gazeuse à dépoussiérer, car celles-ci ont ten dance, du fait -de leur inertie plus grande -que celle .des filets gazeux,
à continuer leur trajectoire verticale vers le bas en dépit de cette incurvation des filets gazeux. A I'intérieur de la chambre 12 la vitesse d'écoulement axiale du tourbillon se transforme pro gressivement, par incurvation progressive, en une vitesse radiale décroissante à mesure que le tourbil lon se déroule pour former une veine en translation s'échappant par la tubulure 14.
Du fait que la distance de l'axe de l'appareil à l'axe de la tubulure de sortie 14 est inférieure à la distance entre l'axe de l'appareil et l'axe rie la tubu lure d'entrée 9, la veine de gaz épuré sort par l'orifice 14 à une vitesse supérieure à la vitesse d'entrée de la veine à épurer dans l'orifice d'entrée 9, mais à une pression inférieure à celle de cette dernière, ce d'au tant plus que la section de passage de la tubulure 14 est supérieure à la section de la tubulure d'entrée 9.
l'énergie ainsi rendue disponible sous forme d'ac croissement de la force vive de la veine avec abaisse ment corrélatif de la température de celle-ci, est utili sée à vaincre la résistance de frottement dans la tuyauterie en aval, ce qui réduit d'autant l'énergie motrice à dépenser pour faire circuler la masse de gaz à épurer. L'éngergie cinétique ainsi utilisée à vaincre les frottements en aval est d'ailleurs récupérée, en partie, dans la masse gazeuse sous forme d'augmen tation de température et de pression de celle-ci.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 3, l'appareil, comprend .un corps de révolution creux extérieur cylindrique 16, sur l'extrémité supérieure duquel repose un corps creux plat 17 formé de deux fonds plans parallèles 18 et 19, perpendiculaires à l'axe du corps 16, et d'une surface latérale 20 ayant pour directrice une spirale logarithmique dont le pôle est situé sur l'axe du corps creux cylindrique 16 ou au voisinage de cet axe.
La zone de la surface 20 la plus rapprochée du centre constitue un point de rebroussement de paroi qui se continue par une surface sensiblement paral lèle à la partie de la surface 20 la plus éloignée de l'axe, en délimitant avec elle et les deux fonds 18 et 19 une tubulure 21 terminée par une bride 22 pour le raccordement à une tuyauterie d'arrivée non repré sentée au dessin.
La partie inférieure du corps creux cylindrique 1f est prolongée par un corps creux conique 23 dont la partie inférieure est terminée par une bride 24 per mettant son racordement à tout système d'évacuation (ou distributeur alvéolaire).
Le corps creux 17 est traversé, sur toute sa hau teur, par une virole cylindrique 25 dont l'axe est le lieu des centres des spirales de section droite du corps 17.
L'orifice inférieur de la virole ou cylindre 25 est relié, par l'intermédiaire d'un joint 26, à l'orifice supérieur d'un cylindre filtrant 27 autour duquel cir cule, en tourbillonnant, la veine de fluide à épurer.
L'orifice supérieur de la virole, ou cylindre, 25 supporte un autre corps creux plat, ou volute, 28 agencé de la même manière que le corps creux 17 et possédant une tubulure latérale d'évacuation 29. Toutefois, alors que les rayons vecteurs de la spirale du corps 17 vont en croissant, en tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, les rayons vecteurs de la spirale du corps 28 croissent en tour nant dans le sens même des aiguilles d'une montre.
A l'intérieur du corps cylindrique 16 et coaxiale- ment à lui se trouve le cylindre filtrant 27 dont l'ex trémité inférieure 30 peut être plane ou tronconique.
Le cylindre filtrant 27 communique, par l'inter médiaire du cylindre de raccordement 25, avec la volute 28 servant à l'évacuation du fluide filtré.
La paroi du cylindre filtrant 27 est perméable sur toute sa hauteur. Elle peut être en toute matière appropriée, par exemple ,en tissu filtrant souple, ou en tôle perforée.
Le fonctionnement de cet appareil à filtre est le suivant: La veine de fluide à filtrer pénètre dans l'appareil par la tubulure supérieure 21 et s'écoule, dans le corps en spirale convergente 17, où veine passe, con- formément aux dois de l'écoulement du type puits tourbillon, à l'état de tourbillon dont la vitesse tan gentielle croit de la périphérie vers le centre, de même que sa vitesse d'écoulement axial.
Le tourbillon précité pénètre dans l'espace annu laire existant entre le corps cylindrique creux exté rieur 16 et le cylindre filtrant intérieur 27, dont il tra verse la paroi poreuse, suivant les lois de l'écoule ment tourbillon-puits, pour gagner l'espace intérieur du cylindre filtrant 27 et former un écoulement du type source-tourbillon qui remonte vers le corps creux 28 qui l'évacue par la tubulure 29.
Les particules qui n'ont pas pu traverser la paroi poreuse du cylindre filtrant central 27 tombent pro gressivement, tout en tourbillonnant, dans le tronc de cône collecteur 23 où elles se déposent.
On remarque que la surface filtrante du cylindre central 27 est balayée en permanence par le fluide à épurer dont les impuretés en suspension viennent en quelque sorte bombarder les particules accrochées à la surface filtrante et qui se décrochent, les faisant ainsi descendre progressivement vers la partie infé rieure collectrice de l'appareil.
L'appareil n'est donc pas susceptible d'être col maté comme c'est le cas avec les appareils utilisés jusqu'à ce jour et qui nécessitent des décolmatages très fréquents, par secouage de la paroi filtrante ou par inversion de sens de circulation.
Par ailleurs, la vitesse du fluide le long de la sur face filtrante est supérieure à 20 m/s, ce qui corre spond à l'écoulement de type turbulent défini par le nombre de Reynold correspondant et appelé écoule ment du type Blasius.
Dans ces conditions, les filets de fluide sont sou mis à des vibrations et à des ondulations qui sont communiquées à la paroi filtrante, phénomène qui s'oppose également au colmatage de paroi.
L'appareil représenté sur la fig. 4 est analogue à celui de la fig. 3; on l'a représenté avec les mêmes chiffres de référence et il ne sera donc pas décrit en détail. Il diffère de (appareil précédent uniquement par le fait que la partie inférieure du collecteur co- nique 23 est raccordée à un pot de détente 31 qui fait office de piège pour des particules à arrêter.
Apparatus for dry dedusting a gas stream The present invention relates to an apparatus for dry dedusting a gas stream by centrifugation, without a moving member, of the particles to be separated conveyed by this stream, comprising a vertical exterior body. and hollow, with a circular cross section, provided at its upper end with a tangential entry orifice for the gas stream to be purified.
This device is distinguished by the fact that inside this body and coaxially with it is a central duct of circular cross section, thus forming with the body a channel of annular section for the circulation of the vein, this central duct being provided at its upper end with an outlet opening of the vein, the assembly being arranged so that the vein can penetrate from the annular channel into the central duct.
By way of example, the attached drawing shows an embodiment of the apparatus, object of the invention and of the variants.
In this drawing: fig. 1 is an elevational view, with cutaway and partial section of the apparatus, facing the inlet and outlet openings; fig. 2 is a corresponding plan view, in section along line II-II in FIG. 1; fig. 3 is a perspective view, with partial cutouts, of a variant provided with a filter; and fig. 4 is an elevational view, with partial cutouts, of another variant similar to that of FIG. 3, but the lower part of which is fitted with a pressure relief pot for collecting impurities.
The apparatus shown in Figs. 1 and 2 comprises a vertical hollow body 1 in the form of an elongated box open at its lower and upper ends; its lower opening opens into a rotary honeycomb distributor 2, of known type, fixed to the lower end of the body 1 while at the upper end of the body 1 is fixed a cylindrical shell 3 which is coaxial with it and whose diameter is equal to that of this upper end;
this ferrule 3 constitutes the outlet duct of a cylindrico-spiral chamber 4, which is composed of a side wall 5, fixed to two ends perpendicular to the common axis of the body 1, and of the ferrule 3. The wall 5 which constitutes the lateral surface of the chamber 4 is the lateral surface of a right cylinder of directrix in the form of a logarithmic spiral (fig. 2), the pole of which is situated on the axis of the ferrule 3. This spiral wall s 'extends over a full turn from the edge of the ferrule 3 where its end closest to the axis is located.
This point is a cusp of the side wall of the chamber 4, the wall of which the spiral part is extended by a rectilinear part 6, substantially tangent to the spiral part at its end. At its end furthest from the axis, the spiral wall 5 is extended by a rectilinear part 8, parallel to part 6, and these two extensions 6 and 8 delimit with the bottoms of the chamber 4 a tube 9, bordered a flange 10, intended for connecting this chamber to an inlet pipe for a gas to be dusted.
This chamber 4 is crossed right through by a cylindrical 11 of axis coincident with the general axis of the device and which extends inside the ferrule 3 until it penetrates slightly through its lower end, open , in the upper part of the frustoconical body 1. The diameter of this duct 11 is notably smaller than that of the ferrule 3, so as to define therewith an annular conduti sufficiently wide for the passage of the gaseous mass which has entered chamber 4 through the inlet pipe 9.
The upper end of the pipe <B> 11 </B> constitutes the outlet pipe of another chamber 12, with a side wall formed, like that of chamber 4, by a cylindrical surface with a directional shape. logarithmic spiral, the axis of the cylinder being coincident with the general axis of the device and the pole of the spiral being located on this axis.
This chamber 12 is carried by the chamber 4 on the bottom of which is fixed a flange 13 formed on the duct 11. the orifice 14 formed between the bottoms of the chamber 12 and the ends of the spiral part of the side wall of the chamber 12, in the same way as the orifice 9 of the chamber 4, serves as the outlet orifice of this chamber 12.
The operation is as follows: the gaseous mass to be purified is sucked through the device or blown through it; in both cases it enters through the orifice 9 and circulates in the chamber 4 from which it exits in the form of a vortex through the annular orifice delimited by the ferrule 3 and the cylindrical duct 11.
Due to the shape given to chamber 4, the flow therein is of the velocity potential type and is energy-conservative, so that the tangential velocities of the different layers of the vortex formed are inversely proportional. at the distance of these layers from the axis and at this increase in tangential speed, from the periphery to the axis,
is associated with a correlative decrease in pressure. This increase in tangential speed results in a powerful centrifugation of the particles to be separated conveyed by the gaseous mass, which are thus projected towards <B> the </B> wall of the shell 3, at the same time as they are entrained. downward by the axial component of the vortex movement. Coming out of this wise ring finger,
the vortex formed penetrates into the upper part of the frustoconical body 1 where it is progressively tightened, which further increases its tangential speed of rotation at the same time as it is communicated to the fluid a centripetal radial speed, which also goes in s' increasing in a manner inversely proportional to the distance between the axis and the considered points of the vortex.
Due to the appearance of -This radial component, the flow velocity which was initially vertical gradually rises as it approaches the horizontal, which it ends up exceeding when the axial velocity vanishes then s' reverse as a result of the static pressure prevailing in the lower part of the body, to then flow from the bottom up and produce the flow of the vortex from the bottom up through the duct 11.
It is the progressively acquired radial velocity which, by this progressive curvature, becomes the vertical velocity of flow from bottom to top. -This inversion of the flow speed promotes the separation of the particles conveyed by the gas stream to be dusted, because they tend, due to their greater inertia -than that of the gas streams,
to continue their downward vertical trajectory despite this curvature of the gas streams. Inside the chamber 12 the axial flow velocity of the vortex changes gradually, by progressive curving, into a decreasing radial velocity as the vortex unwinds to form a translational vein escaping through the tubing. 14.
Since the distance from the axis of the apparatus to the axis of the outlet pipe 14 is less than the distance between the axis of the apparatus and the axis of the inlet pipe 9, the stream of purified gas leaves through the orifice 14 at a speed greater than the inlet speed of the stream to be purified in the inlet orifice 9, but at a pressure lower than that of the latter, this by as much more than the passage section of the pipe 14 is greater than the section of the inlet pipe 9.
the energy thus made available in the form of an increase in the dynamic force of the vein with a corresponding drop in the temperature of the latter, is used to overcome the frictional resistance in the downstream piping, which reduces d 'as much the motive energy to be expended to circulate the mass of gas to be purified. The kinetic energy thus used to overcome downstream friction is moreover recovered, in part, in the gaseous mass in the form of an increase in temperature and pressure thereof.
In the embodiment shown in FIG. 3, the apparatus comprises .a cylindrical outer hollow body of revolution 16, on the upper end of which rests a flat hollow body 17 formed of two parallel planar bases 18 and 19, perpendicular to the axis of the body 16, and d 'a lateral surface 20 having as directrix a logarithmic spiral, the pole of which is situated on the axis of the cylindrical hollow body 16 or in the vicinity of this axis.
The area of the surface 20 closest to the center constitutes a wall cusp which is continued by a surface substantially parallel to the part of the surface 20 farthest from the axis, delimiting with it and the two bottoms 18 and 19 a pipe 21 terminated by a flange 22 for connection to an inlet pipe not shown in the drawing.
The lower part of the cylindrical hollow body 1f is extended by a conical hollow body 23, the lower part of which is terminated by a flange 24 allowing its connection to any discharge system (or honeycomb distributor).
The hollow body 17 is crossed, over its entire height, by a cylindrical shell 25, the axis of which is the locus of the centers of the spirals of cross section of the body 17.
The lower orifice of the ferrule or cylinder 25 is connected, by means of a seal 26, to the upper orifice of a filter cylinder 27 around which circulates, by swirling, the stream of fluid to be purified.
The upper orifice of the ferrule, or cylinder, 25 supports another flat hollow body, or volute, 28 arranged in the same manner as the hollow body 17 and having a lateral discharge pipe 29. However, while the vector rays of the spiral of the body 17 go in crescent, by turning in the anti-clockwise direction, the vector rays of the spiral of the body 28 grow in turn in the same direction of clockwise.
Inside the cylindrical body 16 and coaxially with it is the filter cylinder 27, the lower end 30 of which may be planar or frustoconical.
The filter cylinder 27 communicates, through the intermediary of the connection cylinder 25, with the volute 28 serving to discharge the filtered fluid.
The wall of the filter cylinder 27 is permeable over its entire height. It can be of any suitable material, for example, of flexible filtering fabric, or of perforated sheet.
The operation of this filter apparatus is as follows: The stream of fluid to be filtered enters the apparatus through the upper pipe 21 and flows into the converging spiral body 17, where the stream passes, in accordance with the rules of vortex-well-type flow, in the vortex state, the tangential speed of which increases from the periphery towards the center, as does its axial flow speed.
The aforementioned vortex enters the annular space existing between the external hollow cylindrical body 16 and the internal filtering cylinder 27, the porous wall of which it traverses, according to the laws of vortex-well flow, to gain the air. interior space of the filter cylinder 27 and form a flow of the source-vortex type which rises towards the hollow body 28 which discharges it through the pipe 29.
The particles which have not been able to pass through the porous wall of the central filtering cylinder 27 fall progressively, while swirling, into the truncated collecting cone 23 where they are deposited.
Note that the filtering surface of the central cylinder 27 is constantly swept by the fluid to be purified, the suspended impurities of which somehow bombard the particles clinging to the filtering surface and which fall off, thus causing them to descend progressively towards the lower part. top manifold of the device.
The device is therefore not likely to be matted neck as is the case with devices used to date and which require very frequent unclogging, by shaking the filtering wall or by reversing the direction of flow. .
Furthermore, the speed of the fluid along the filtering surface is greater than 20 m / s, which corresponds to the turbulent type flow defined by the corresponding Reynold number and called the Blasius type flow.
Under these conditions, the fluid streams are subjected to vibrations and to undulations which are communicated to the filtering wall, a phenomenon which also opposes the clogging of the wall.
The apparatus shown in FIG. 4 is similar to that of FIG. 3; it has been shown with the same reference numerals and it will therefore not be described in detail. It differs from the previous apparatus only in that the lower part of the conical collector 23 is connected to an expansion pot 31 which acts as a trap for particles to be stopped.