FR2613956A1 - METHOD AND DEVICE FOR CENTRIFUGAL SEPARATION OF A MIXTURE OF SEVERAL PHASES - Google Patents
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Abstract
PROCEDE ET DISPOSITIF DE SEPARATION CENTRIFUGE D'UN MELANGE DE PLUSIEURS PHASES. LE MELANGE EST ENTRAINE A TRAVERS UN ROTOR SOUS L'EFFET COMBINE D'UNE CHUTE DE PRESSION ENTRE L'AMONT ET L'AVAL DE CE ROTOR ET DE LA ROTATION DE CE DERNIER. SELON L'INVENTION, LE ROTOR EST CONSTITUE D'UN EMPILEMENT DE DISQUES JOINTIFS 36 DONT CHACUN EST PERCE D'UN ENSEMBLE DE PASSAGES HELICOIDAUX 62. CHACUN DE CES PASSAGES 62 EST LIMITE PAR DES PAROIS SOLIDES 64, 66, 68, 70 ET DEBOUCHE SUR LES FACES AMONT 37 ET AVAL 39 DU DISQUE 36 PAR DES AJOURAGES D'ENTREE 63 ET DE SORTIE 65 RESPECTIVEMENT. UN AJOURAGE DE SORTIE 63 SUR UN DISQUE DONNE EST SITUE EXACTEMENT EN FACE D'UN AJOURAGE D'ENTREE 65 DU DISQUE SUIVANT. APPLICATION A LA SEPARATION DES CONSTITUANTS D'UN MELANGE.METHOD AND DEVICE FOR CENTRIFUGAL SEPARATION OF A MIXTURE OF SEVERAL PHASES. THE MIXTURE IS DRAWN THROUGH A ROTOR UNDER THE COMBINED EFFECT OF A PRESSURE DROP BETWEEN THE UPSTREAM AND DOWNSTREAM OF THIS ROTOR AND THE ROTATION OF THE LATTER. ACCORDING TO THE INVENTION, THE ROTOR CONSISTS OF A STACK OF JOINING DISCS 36, EACH OF WHICH IS PERCEIVED FROM A SET OF HELICOIDAL PASSAGES 62. EACH OF THESE PASSAGES 62 IS LIMITED BY SOLID WALLS 64, 66, 68, 70 AND OPENING ON THE UPSTREAM 37 AND DOWNSTREAM 39 SIDES OF THE DISC 36 BY ENTRY 63 AND EXIT 65 NOTCHES RESPECTIVELY. AN OUTPUT CUTOUT 63 ON A GIVEN DISC IS SITUATED EXACTLY IN FRONT OF AN INPUT CUTOUT 65 OF THE NEXT DISC. APPLICATION TO THE SEPARATION OF THE CONSTITUENTS OF A MIXTURE.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE SEPARATION CENTRIFUGE D'UN MELANGE DEMETHOD AND DEVICE FOR CENTRIFUGAL SEPARATION OF A MIXTURE OF
PLUSIEURS PHASESSEVERAL PHASES
DESCRIPTIONDESCRIPTION
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de séparation utilisant La force centrifuge pour séparer les constituants non miscibles d'un mélange de phases diverses, par exemple: gaz dans liquide, liquide dans gaz, liquide dans liquide, solide dispersé dans un gaz ou dans un liquide, ou tout autre combinaison de produits qui ne sont pas The present invention relates to a method and a separation device using the centrifugal force to separate the immiscible components of a mixture of various phases, for example: gas in liquid, liquid in gas, liquid in liquid, solid dispersed in a gas or liquid, or any other combination of products that are not
totalement miscibles les uns avec les autres. totally miscible with each other.
On connait à l'heure actuelle des procédés et des dispositifs de séparation centrifuge dans lesquels le mélange à traiter est entraîné en rotation à travers un rotor afin de créer Centrifugal separation processes and devices are known at present in which the mixture to be treated is rotated through a rotor to create
un champ centrifuge intense à l'intérieur du mélange. an intense centrifugal field inside the mixture.
La vue en coupe de la figure 1 ci-jointe illustre un tel The sectional view of Figure 1 attached illustrates such a
ensemble de séparation centrifuge.centrifugal separation assembly.
Celui-ci, portant la référence générale 10, comporte d'abord une enceinte 12 sensiblement cylindrique et disposée verticalement, le méLange à traiter arrivant à la partie inférieure de cette enceinte par une conduite 14. Le dispositif de centrifugation proprement dit, portant la référence 16, se trouve au-dessus de l'enceinte 12. Il est entraîné en rotation par un ensemble moteur 18 relié au dispositif 16 par un système de paliers 20. Un tuyau 22 permet de créer une chute de pression à travers le dispositif 16 grâce à un ventilateur (non représenté) et d'extraire le mélange qui est passé à travers le dispositif de centrifugation 16. EventueLLement, une partie du mélange extrait par le tuyau 22 peut être recyclée grâce à un tuyau 24 débouchant dans la conduite 14. Les poussières ou phases lourdes qui ont été séparées par le dispositif 16 retombent dans un espace 26 entourant au moins partiellement l 'enceinte 12 et, de-Là, tombent dans un cyclone ou autre dispositif équivalent 26 par L'intermédiaire d'une conduite 28. Un tuyau 30 à La partie inférieure du cyclone 26 permet d'évacuer Les poussières ou phases lourdes, tandis qu'une partie du gaz passant dans te cyclone 26 peut être renvoyée dans la conduite 14 (dans l'exemple illustré ici, cette dernière est disposée de manière à relier la partie supérieure du cyclone 26 à la partie inférieure de l'enceine 12). On voit encore sur la figure I que la conduite 14 débouche tangentiellement à la base de l'enceinte 12, ce qui imprime déjà au mélange un mouvement hélicodal qui permet une première séparation de certains constituants, ceux-ci étant évacués par une The latter, bearing the general reference 10, comprises firstly a substantially cylindrical and vertically disposed enclosure 12, the mixture to be treated arriving at the lower part of this enclosure via a pipe 14. The centrifugation device proper, bearing the reference 16, is located above the enclosure 12. It is rotated by a motor assembly 18 connected to the device 16 by a bearing system 20. A pipe 22 creates a pressure drop across the device 16 through to a fan (not shown) and to extract the mixture which has passed through the centrifuge device 16. Eventually, a portion of the mixture extracted by the pipe 22 can be recycled through a pipe 24 opening into the pipe 14. The dusts or heavy phases which have been separated by the device 16 fall into a space 26 at least partially surrounding the enclosure 12 and, from there, fall into a cyclone or An equivalent device 26 via a pipe 28. A pipe 30 to the lower part of the cyclone 26 makes it possible to evacuate the dust or heavy phases, while part of the gas passing through the cyclone 26 can be returned to the conduit 14 (in the example illustrated here, the latter is arranged to connect the upper part of the cyclone 26 to the lower part of the pregnant 12). FIG. 1 also shows that the pipe 14 opens tangentially to the base of the enclosure 12, which already gives the mixture a helicoidal movement which allows a first separation of certain constituents, these being evacuated by a
conduite 32 prévue à la partie inférieure de l'enceinte 12. pipe 32 provided at the lower part of the enclosure 12.
Eventuellement, un filtre 34 peut être prévu immédiatement au- Optionally, a filter 34 may be provided immediately
dessous du dispositif 16, c'est-à-dire en amont de celui-ci si l'on considère le sens d'écoulement du méLange à travers ce dispositif. Celuici peut comporter, comme décrit par exemple dans le document FR-A-2 468 410, un empilement de disques 17 agencés de sorte qu'une chute de pression entre l'amont et l'aval de l'empilement entraîne le passage du mélange à travers cet empilement suivant des veines hélicondales. Eventuellement,on peut prévoir un distributeur rotatif d'entrée 19 en amont de l'empilement de disques 17 et un redresseur 21 immédiatement en below the device 16, that is to say upstream of it if we consider the flow direction of the mixture through this device. It may comprise, as described for example in the document FR-A-2 468 410, a stack of discs 17 arranged so that a pressure drop between the upstream and downstream of the stack causes the passage of the mixture through this stack following helical veins. Optionally, it is possible to provide an inlet rotary distributor 19 upstream of the disk stack 17 and a rectifier 21 immediately after
aval de cet empilement.downstream of this stack.
L'empilement décrit dans le document FR-A-2 468 410 est illustré aux figures 2 et 3 ci-jointes. La figure 2 est une coupe développée de l'empilement de disques et la figure 3 une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. L'empilement se compose d'une série de disques 36 constitués chacun par une plaque mince située à une certaine distance des disques adjacents amont et aval. Chaque disque 36 comporte un certain nombre d'ajourages 38 décalés angulairement les uns des autres et disposés en quinconce d'un disque au suivant. C'est ainsi qu'une partie pleine 40a du disque 36a (figure 2) se trouve immédiatement au-dessous d'un ajourage 38b du disque 36b. On constate que, même si cet empilement ne tourne pas, l'existence d'une chute de pression entre l'amont et l'aval de cet empilement de disques entraîne le passage du mélange suivant des veines héLicoidales. Cette chute de pression peut être obtenue par tout moyen connu, par exemple un ventilateur placé à la sortie du rotor de manière à créer une dépression en aval de celui-ci ou par un ventilateur placé en amont de manière à créer une surpression en amont. Dans la The stack described in FR-A-2 468 410 is illustrated in Figures 2 and 3 attached. FIG. 2 is an expanded section of the stack of disks and FIG. 3 a section along the line III - III of FIG. 2. The stack consists of a series of disks 36, each constituted by a thin plate located at a certain distance from the adjacent upstream and downstream disks. Each disc 36 has a number of perforations 38 angularly offset from each other and staggered from one disc to the next. Thus, a solid portion 40a of the disk 36a (FIG. 2) is immediately below an opening 38b of the disk 36b. It can be seen that, even if this stack does not rotate, the existence of a pressure drop between the upstream and the downstream of this stack of disks leads to the passage of the following mixture of helical veins. This pressure drop can be obtained by any known means, for example a fan placed at the outlet of the rotor so as to create a depression downstream thereof or by a fan placed upstream so as to create an upstream pressure. In the
présente description, les expressions "amont" et "aval" doivent description, the terms "upstream" and "downstream" must be
être entendues par rapport au sens d'écoulement du mélange à be heard in relation to the flow direction of the mixture to
traiter à travers le rotor.treat through the rotor.
Dans le cas particulier de la figure 2, on constate expérimentalement que les veines gazeuses s'écoulent suivant des trajectoires hélicoldales. Cependant, une veine de mélange sortant d'un ajourage d'un disque de rang n ne traverse pas l'ajourage placé immédiatement en avant du disque n+1, mais l'ajourage suivant. Si la distance entre deux disques consécutifs est égale à la largeur des ajourages, la pente des veines par rapport aux In the particular case of FIG. 2, it is found experimentally that the gaseous streams flow along helicoidal trajectories. However, a mixing vein emerging from an openwork of a disk of rank n does not cross the perforation placed immediately in front of the disc n + 1, but the following opening. If the distance between two consecutive disks is equal to the width of the cuts, the slope of the veins compared to
disques est égale à 1/3.disks is equal to 1/3.
Le mélange est divisé en un certain nombre de veines vives 42 passant à travers les ajourages 38 des disques 36. Entre les veines vives 42 se trouvent des veines mortes 44 dans lesquelles le gaz ne s'écoule pas de manière continue, mais o The mixture is divided into a number of bright veins 42 passing through the perforations 38 of the disks 36. Between the living veins 42 are dead veins 44 in which the gas does not flow continuously, but o
l'on note la présence de tourbillons 46. we note the presence of eddies 46.
On voit encore sur la figure 2 qu'on a prévu des rebords 48 perpendiculaires au plan des disques le long du bord avant de chaque ajourage 38. Les mots "avant" et "arrière" doivent être entendus par rapport au sens d'écoulement du mélange à travers les disques. Ces rebords jouent le r8le de pales qui accélèrent l'entrainement du méLange lorsque le rotor est mis en rotation. La hauteur des rebords 48 est égale au tiers de la distance entre deux disques consécutifs. Cette condition est nécessaire pour que les veines vives 42 puissent s'écouler normalement à travers le rotor. En effet, si la hauteur du rebord était plus grande, il pénétrerait dans la zone de circulation, c'est-à-dire dans une veine 42 et perturberait fortement celle-ci, réduisant le débit et altérant fortement les caractéristiques d'épuration. Pour que celle-ci reste bonne, les écoulements à travers le rotor doivent être sensiblement laminaires. Si au contraire le rebord était trop court, la rotation du rotor au fluide serait mal transmise et celui-ci glisserait alors vers l'arrière par rapport au rotor. On aurait également une perturbation très importante de la qualité d'épuration, les veines circulantes étant mal définies et FIG. 2 shows again that flanges 48 perpendicular to the plane of the discs along the front edge of each perforation 38 are provided. The words "before" and "rear" must be understood in relation to the direction of flow of the disc. mix through the discs. These flanges play the role of blades which accelerate the entrainment of the mixture when the rotor is rotated. The height of the flanges 48 is equal to one third of the distance between two consecutive discs. This condition is necessary so that the veins 42 can flow normally through the rotor. Indeed, if the height of the rim was greater, it would enter the circulation zone, that is to say in a vein 42 and greatly disrupt it, reducing the flow and greatly altering the purification characteristics. For this to remain good, the flows through the rotor must be substantially laminar. If on the contrary the rim was too short, the rotation of the rotor to the fluid would be poorly transmitted and it would then slide backwards relative to the rotor. One would also have a very important disturbance of the quality of purification, the circulating veins being badly defined and
largement turbulentes.largely turbulent.
On constate que, lorsqu'on crée une chute de pression It can be seen that when a pressure drop is created
entre l'amont et l'aval du rotor et qu'en plus on entraîne celui- between upstream and downstream of the rotor and that in addition
ci en rotation, le mélange traverse le rotor avec une vitesse angulaire supérieure à celle de ce dernier. On constate également qu'un champ centrifuge intense est créé à l'intérieur des veines vives 42, entraînant l'évacuation de la ou des phases lourdes vers la périphérie du rotor. Un champ centrifuge est également créé à l'intérieur des veines tourbillonnaires 44, mais il est moins intense. Comme ces veines sont en outre le siège de nombreux tourbillons, l'évacuation et la séparation sont moins bonnes que dans les veines vives 42. De plus, on constate des dépôts transitoires sur les disques, sur les faces amont et aval des parties pleines 40 séparant les ajourages 38, au voisinage du In rotation, the mixture passes through the rotor with an angular velocity greater than that of the latter. It is also noted that an intense centrifugal field is created inside the veins 42, causing the evacuation of the heavy phase (s) towards the periphery of the rotor. A centrifugal field is also created within swirling veins 44, but it is less intense. As these veins are also the seat of many vortices, evacuation and separation are worse than in the veins 42. In addition, there are transient deposits on the discs, on the upstream and downstream faces of the solid parts 40 separating the openwork 38, in the vicinity of
rebord 48 et sur la face arrière de celui-ci. flange 48 and on the back side thereof.
Cependant, ces dépôts sont provisoires et finissent par être évacués sous l'effet de la force centrifuge. Mais ils peuvent être plus ou moins importants et nécessiter l'arrêt de l'appareil However, these deposits are temporary and end up being evacuated under the effect of centrifugal force. But they can be more or less important and require the shutdown of the device
pour le démontage du rotor en vue du nettoyage des disques. for disassembling the rotor for cleaning the discs.
Pour améliorer l'efficacité de séparation, on a proposé une solution illustrée sur la vue en section de la figure 4. Cette solution consiste à utiliser des disques qui ne sont plus perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor, mais de forme conique divergeant vers l'amont: autrement dit, chaque disque fait un angle i avec un plan perpendiculaie à l'axe de rotation du rotor. L'orientation des veines est perturbée et celles-ci se mélangent. Les phases lourdes présentes dans les veines tourbillonnaires sont éjectées plus efficacement que dans le cas de La figure 3 et rencontrent rapidement une surface solide sur laquelle elles s'agglomèrent et sont guidées progressivement vers In order to improve the separation efficiency, an illustrated solution has been proposed in the cross-sectional view of FIG. 4. This solution consists in using discs that are no longer perpendicular to the axis of rotation of the rotor, but of diverging conical shape. upstream: in other words, each disk makes an angle i with a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor. The orientation of the veins is disturbed and they are mixed. The heavy phases present in the vortex veins are ejected more efficiently than in the case of Figure 3 and quickly meet a solid surface on which they agglomerate and are progressively guided towards
la périphérie.the suburbs.
La présente invention a pour but d'améliorer encore la séparation en proposant un procédé et un dispositif de séparation centrifuge d'un mélange de plusieurs phases conduisant à une The present invention aims to further improve the separation by providing a method and a device for centrifugal separation of a mixture of several phases leading to a
séparation plus efficace et plus sélective. more efficient and selective separation.
- Elle a pour but d'engendrer dans le mélange un champ centrifuge très intense et beaucoup plus élevé que celui auquel est soumis le rotor qui est à l'origine du traitement. Grâce à cette caractéristique, la conception et la fabrication du rotor sont simplifiées et moins coOteuses que pour un dispositif de l'art antérieur conduisant à un champ centrifuge de même intensité. Des techniques de production de série, comme la fonderie ou l'emploi de matières plastiques, deviennent alors envisageables. Un autre objet de l'invention est d'améliorer l'efficacité de séparation de phases ayant des masses spécifiques très voisines, ainsi que l'évacuation des produits séparés hors de - It aims to generate in the mixture a centrifugal field very intense and much higher than that to which is subjected the rotor which is at the origin of the treatment. With this feature, the design and manufacture of the rotor are simplified and less expensive than for a device of the prior art leading to a centrifugal field of the same intensity. Standard production techniques, such as foundry or the use of plastics, then become possible. Another object of the invention is to improve the phase separation efficiency having very similar specific masses, as well as the evacuation of separated products out of
la zone de traitement sans risque de remélange. the treatment area without the risk of remixing.
Elle a également pour but de réduire à une valeur minimale l'énergie nécessaire pour l'accélération des mélanges à traiter grâce à un dispositif efficace de récupération d'énergie It also aims to reduce to a minimum value the energy required for the acceleration of the mixtures to be treated thanks to an effective energy recovery device
cinétique à la sortie du rotor.kinetics at the exit of the rotor.
Elle permet éventuellement, lorsque le fluide porteur est gazeux, d'abaisser sa température par détente à l'entrée du rotor, ce qui peut être.utilisé pour conduire à la condensation et à l'évacuation sous forme liquide d'une phase initialement gazeuse. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de séparation centrifuge d'un mélange de plusieurs phases comprenant au moins une phase lourde dans lequel on fait passer le mélange à travers un rotor tournant à une vitesse donnée, le mélange étant divisé en une pluralité de veines parallèles s'écoulant à travers le rotor suivant des trajectoires hélico;dales et étant entraîné à une vitesse angulaire supérieure à celle du rotor. Ceci a pour effet de créer un champ centrifuge à l'intérieur des veines, ce It possibly allows, when the carrier fluid is gaseous, to lower its temperature by expansion at the rotor inlet, which can be used to lead to the condensation and evacuation in liquid form of an initially gaseous phase . More specifically, the subject of the invention is a process for the centrifugal separation of a mixture of several phases comprising at least one heavy phase in which the mixture is passed through a rotating rotor at a given speed, the mixture being divided into a plurality of parallel veins flowing through the rotor along helical paths and being driven at an angular velocity greater than that of the rotor. This has the effect of creating a centrifugal field inside the veins, which
qui permet l'éjection de la phase lourde. which allows the ejection of the heavy phase.
Selon l'invention, les veines sont timitées par des parois solides liées au rotor, un champ centrifuge étant ainsi créé à la surface de ces parois solides, et la phase Lourde éjectée sous l'action du champ centrifuge régnant dans les veines est colLectée sur des éléments pièges associés aux parois solides; de plus, elle est guidée vers la périphérie du rotor par des dispositifs de guidage associés à ces parois, la phase lourde s'acheminant vers la périphérie du rotor sous l'effet du champ According to the invention, the veins are timed by solid walls connected to the rotor, a centrifugal field thus being created on the surface of these solid walls, and the heavy phase ejected under the action of the centrifugal field prevailing in the veins is colLected on trap elements associated with the solid walls; in addition, it is guided towards the periphery of the rotor by guiding devices associated with these walls, the heavy phase traveling towards the periphery of the rotor under the effect of the field
centrifuge créé à la surface de ces parois. centrifugal created on the surface of these walls.
Selon une autre caractéristique du procédé objet de l'invention, pour entraîner le mélange en rctation, on le soumet d'une part à l'action d'entraînement en rctation du rotor et, d'autre part, à une chute de pression entre l'amont et l'aval du rotor, celui-ci étant agencé de sorte que cette chute de pression entraîne le passage du mélange à travers le rotor suivant des According to another characteristic of the process which is the subject of the invention, in order to cause the mixture to react, it is subjected on the one hand to the driving action in rotation of the rotor and, on the other hand, to a pressure drop between upstream and downstream of the rotor, the latter being arranged so that this pressure drop causes the mixture to pass through the rotor according to
trajectoires hélico;dales.helical paths;
Selon un autre aspect de l'irvention, l'écoulement hélicoldal du méLange est transformé en écoulement axial en aval According to another aspect of the invention, the helicoldal flow of the mixture is converted into downstream axial flow.
du rotor.of the rotor.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'énergie cinétique de rotation du mélange est récupérée à la According to another advantageous aspect of the invention, the kinetic energy of rotation of the mixture is recovered at the
sortie du rotor pour entraîner celui-ci en rctation. output of the rotor to drive it in rtation.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce dispositif comporte, de manière connue: - un rotor à travers lequel le mélange à traiter peut passer, - des moyens pour créer une chute de pressior à travers ce rotor, celui-ci étant agencé de sorte que le mélange le traverse en suivant des veines hélico{dales sous l'effet de cette chute de pression, et The invention also relates to a device for implementing this method. This device comprises, in a known manner: a rotor through which the mixture to be treated can pass, means for creating a pressure drop across this rotor, the latter being arranged so that the mixture passes therethrough following helical veins under the effect of this pressure drop, and
- des moyens d'entraînement du rotor en rotation autour d'un axe. - Means for driving the rotor in rotation about an axis.
Selon l'invention, Le rotor comporte: - des parois solides Limitant lesdites veines héLico;dales, - des éLéments pièges, associés à ces parois, pour collecter ladite phase lourde, et - des éléments de guidage associés à ces parois, pour guider Ladite phase Lourde vers la périphérie du rotor. Selon un mode de réalisation particulier, le rotor comporte un ensemble de disques jointifs dont l'axe est confondu avec l'axe de rotation du rotor, chaque disque présentant une face amont et une face aval et comportant au moins un canal de circulation du mélange disposé suivant une portion d'hélice et limité par des parois solides, ce canal débouchant sur la face amont par un ajourage d'entrée et sur la face aval par un ajourage de sortie. Dans ce cas, l'ajourage de sortie d'un canal ménagé dans un disque donné se trouve immédiatement en face de l'ajourage d'entrée d'un canal ménagé dans le disque suivant, lesdits According to the invention, the rotor comprises: solid walls limiting said hemodynamic veins, trapped elements associated with these walls, for collecting said heavy phase, and guiding elements associated with these walls, for guiding said Heavy phase towards the periphery of the rotor. According to a particular embodiment, the rotor comprises a set of contiguous disks whose axis coincides with the axis of rotation of the rotor, each disk having an upstream face and a downstream face and comprising at least one circulation channel of the mixture. disposed along a helical portion and bounded by solid walls, this channel opening on the upstream face by an inlet opening and on the downstream face by an outlet opening. In this case, the output opening of a channel formed in a given disk is immediately opposite the entry ajoint of a channel formed in the next disc, said
ajourages ayant la même forme.perforations having the same shape.
Ainsi, on crée à travers le rotor des canaux de circulation continus de forme hélicoldale et limités par des Thus, through the rotor, continuous circulation channels of helicoidal shape and limited by
parois solides.solid walls.
Quant à l'expression "disques jointifs", elle signifie que deux disques consécutifs de l'empilement sont en contact l'un avec l'autre sur au moins une partie de leur surface. Comme on le verra plus loin, dans un mode de réalisation préféré, les disques sont en contact périphérique grâce à des plots ménagés sur la face amont de l'un et qui reposent sur la face aval de l'autre, ces plots étant séparés par des fentes permettant l'extraction de As for the expression "joined discs", it means that two consecutive discs of the stack are in contact with each other on at least part of their surface. As will be seen below, in a preferred embodiment, the discs are in peripheral contact thanks to studs formed on the upstream face of one and which rest on the downstream face of the other, these studs being separated by slots allowing the extraction of
certaines particules.some particles.
Selon un mode de réalisation, ledit canal étant de forme hélicoldale par rapport à l'axe du rotor et étant limité par une paroi inférieure, une paroi supérieure et deux parois latérales, ces dernières étant concentriques à l'axe du rotor, la paroi inférieure et/ou la paroi supérieure comporteCnt) des rainurages According to one embodiment, said channel being of helicoidal shape with respect to the axis of the rotor and being limited by a bottom wall, an upper wall and two side walls, the latter being concentric with the axis of the rotor, the lower wall and / or the upper wall has crunches
dont les arêtes sont disposées radialement par rapport au disque. whose edges are arranged radially with respect to the disk.
Selon un autre mode de réalisation, toujours dans le cas o les canaux sont de forme hélioTdale et limités par une paroi inférieure, une paroi supérieure et deux parois latérales, ces dernières étant concentriques à l'axe du rotor, la paroi inférieure et/ou la paroi supérieure présente(nt) au moins un élément proéminent disposé suivant une portion d'hélice par rapport à L'axe du rotor. Les faces amont et aval de chaque disque peuvent être planes et perpendiculaires à l'axe du rotor. Cependant, dans une autre réalisation, les faces amont et aval de chaque disque peuvent être conçues de manière à présenter une partie en forme de tronc de cône de même angle au sommet et divergeant vers l'amont According to another embodiment, still in the case where the channels are helioTdale-shaped and limited by a bottom wall, an upper wall and two side walls, the latter being concentric with the axis of the rotor, the bottom wall and / or the upper wall has (s) at least one prominent element disposed in a portion of the helix with respect to the axis of the rotor. The upstream and downstream faces of each disk may be flat and perpendicular to the axis of the rotor. However, in another embodiment, the upstream and downstream faces of each disk may be designed to have a truncated cone portion of the same angle at the top and diverging upstream
par rapport au sens d'écoulement du mélange à travers le rotor. relative to the flow direction of the mixture through the rotor.
Dans un autre mode de réalisation, chaque disque a la forme d'un boYtier circulaire creux comportant: - un ajourage d'entrée sur sa face amont, un ajourage de sortie sur sa face aval, - des moyens de guidage contraignant le mélange à effectuer au moins un tour complet à l'intérieur du disque entre ces deux ajourages, - un ensemble d'éléments en forme de troncs de cône, situés à l'intérieur du boîtier et divergeant vers l'amont, et In another embodiment, each disk is in the form of a hollow circular housing comprising: an inlet opening on its upstream face, an outlet opening on its downstream face, guide means constraining the mixture to be made; at least one complete turn inside the disc between these two cut-outs, - a set of elements in the form of truncated cones, located inside the casing and diverging upstream, and
- une fente périphérique pour l'éjection de la phase lourde. a peripheral slot for ejection of the heavy phase.
Ce dispositif peut comporter en outre, en amont du rotor, un distributeur rotatif comprenant un ensemble d'aubes orientées du centre vers la périphérie et dont la concavité s'ouvre vers l'aval, chaque aube ayant un bord de fuite dont l'inclinaison correspond à la pente desdites veines hélicoldales par rapport au rotor. Selon un mode de réalisation préférentiel, les bords de fuite des aubes sont solidaires du premier disque amont du rotor et coïncident avec les bords arrière des ajourages This device may further comprise, upstream of the rotor, a rotary distributor comprising a set of blades oriented from the center to the periphery and whose concavity opens downstream, each blade having a trailing edge whose inclination corresponds to the slope of said helicoidal veins relative to the rotor. According to a preferred embodiment, the trailing edges of the vanes are integral with the first upstream disc of the rotor and coincide with the rear edges of the perforations.
prévus sur la face amont de ce disque. provided on the upstream side of this disc.
Le dispositif peut également comporter, en aval du rotor, un redresseur comprenant un ensemble d'aubes orientées du centre vers la périphérie et dont la concavité s'ouvre vers l'amont, chaque aube ayant un bord d'attaque dont l'inclinaison par rapport au rotor correspond à la pente desdites veines hélico;dales. Avantageusement dans ce cas, les bords d'attaque des aubes coïncident avec les bords avant des ajourages de sortie du The device may also include, downstream of the rotor, a rectifier comprising a set of blades oriented from the center to the periphery and whose concavity opens upstream, each blade having a leading edge whose inclination by relative to the rotor corresponds to the slope of said helical veins. Advantageously in this case, the leading edges of the vanes coincide with the edges before the exit openings of the
dernier disque aval du rotor.last disk downstream of the rotor.
Selon un autre aspect de l'invention, le rotor est placé à l'intérieur d'une enceinte ayant une surface interne qui diverge According to another aspect of the invention, the rotor is placed inside an enclosure having an internal surface which diverges
vers l'amont.upstream.
Dans un premier mode de réalisation, la surface interne de l'enceinte est lisse et de forme générale conique divergeant In a first embodiment, the inner surface of the enclosure is smooth and of conical general shape diverging
vers l'amont.upstream.
Selon un autre mode de réalisation, utilisable lorsque le rotor est constitué d'un empilement de disques, la surface interne de l'enceinte présente un ensemble de parties circulaires dont chacune est en regard du bord latéral d'un disque du rotor, le diamètre desdites parties circulaires allant croissant de l'aval vers l'amont. Dans ce cas, la distance entre le bord d'un disque et la face interne de l'enceinte peut être constante ou According to another embodiment, usable when the rotor consists of a stack of disks, the inner surface of the enclosure has a set of circular parts each of which is opposite the lateral edge of a rotor disk, the diameter said circular portions increasing from downstream to upstream. In this case, the distance between the edge of a disk and the inner face of the enclosure may be constant or
croître régulièrement de l'aval vers l'amont. grow steadily from downstream to upstream.
L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la The invention will appear better on reading the
description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement description which will follow, given as an example purely
illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexes, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe verticale de l'ensemble d'un système de séparation centrifuge dans lequel peut être utilisé le dispositif de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe développée du rotor décrit dans le document FR-A-2 468 410, - la figure 3 est une section suivant la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue semblable à la figure 3 dans le cas o les disques présentent une partie conique, - la figure 5 est une vue schématique en coupe et en perspective d'un dispositif de séparation centrifuge conforme à L'invention, - la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un empilement de disques utilisés dans le dispositif de l'invention, les faces amont et aval des disques étant perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor, - la figure 7 est une vue semblable à la figure 6 dans le cas o les faces amont et aval des disques présentent une partie conique, - la figure 8 est une vue schématique en perspective d'un disque tel que ceux illustrés à la figure 6 montrant comment on peut prévoir des rainurages sur les parois supérieures et inférieures des canaux hélicoldaux ménagés dans les disques, - les figures 9a à 9d sont des vues en coupe développée montrant diverses formes possibles pour ces rainurages, - la figure 10 est une vue schématique en perspective semblable à la figure 8 montrant une autre forme possible pour les éléments proéminents prévus sur les parois supérieures et inférieures des canaux hélicoldaux, - la figure 11 est une vue schématique en coupe et en perspective montrant une autre forme de réalisation possible d'un disque utilisé dans le dispositif objet de l'invention, et - la figure 12 est une vue schématique en coupe d'un empilement de disques semblables à celui qui est illustré à la figure 11, certains disques étant représentés coupés suivant un illustrative and non-limiting, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a schematic vertical sectional view of the whole of a centrifugal separation system in which can be used the device of the invention, - the FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the rotor described in document FR-A-2 468 410; FIG. 3 is a section along line III-III of FIG. 2; FIG. 4 is a view similar to FIG. FIG. 3, in the case where the discs have a conical part, FIG. 5 is a diagrammatic view in section and in perspective of a centrifugal separation device according to the invention, FIG. 6 is a schematic perspective view. a stack of disks used in the device of the invention, the upstream and downstream faces of the disks being perpendicular to the axis of rotation of the rotor, - Figure 7 is a view similar to Figure 6 in the case where the upstream and downstream faces of disks 8 are a schematic perspective view of a disk such as those illustrated in FIG. 6 showing how grooves can be provided on the upper and lower walls of the helicoidal channels formed in the disks, FIGS. 9a to 9d are expanded sectional views showing various possible shapes for these grooves; FIG. 10 is a diagrammatic perspective view similar to FIG. 8 showing another possible shape for the prominent elements provided on the upper and lower walls; helicoidal channels, - Figure 11 is a diagrammatic sectional and perspective view showing another possible embodiment of a disk used in the device object of the invention, and - Figure 12 is a schematic sectional view of a stack of disks similar to that illustrated in FIG. 11, some disks being shown cut in accordance with a
secteur seulement.sector only.
Si l'on se reporte à la figure 5, on voit que le dispositif objet de l'invention se trouve à l'intérieur d'une enceinte 50. Le rotor se compose essentiellement d'un empilement 17 de disques 36 montés sur un axe 52. Celui-ci peut être mis en rotation par un moteur (non représenté sur la figure 5). Dans le cas particulier décrit ici, l'axe 52 est vertical, mais on ne sortirait pas du cadre de l'invention en disposant cet axe suivant une autre direction, horizontale ou oblique. Un ventilateur 54 placé au-dessus de l'empilement 17 permet de créer une chute de pression à travers le rotor. Ce ventilateur peut être constitué d'un ensemble de pales 56 montées sur l'axe 52 et rendues solidaires de celui-ci, le gaz ou le mélange étant évacué par une tubulure tangentielle 58. Le ventilateur 54 est logé à l'intérieur d'une volute 60 reliée à l'enceinte 50 par un raccord convergent 62. La tubulure tangentielle 58 permet d'évacuer le mélange traité Referring to FIG. 5, it can be seen that the device that is the subject of the invention is located inside an enclosure 50. The rotor essentially consists of a stack 17 of disks 36 mounted on an axis. 52. This can be rotated by a motor (not shown in Figure 5). In the particular case described here, the axis 52 is vertical, but it would not depart from the scope of the invention by arranging this axis in another direction, horizontal or oblique. A fan 54 placed above the stack 17 makes it possible to create a pressure drop across the rotor. This fan may consist of a set of blades 56 mounted on the axis 52 and made integral therewith, the gas or the mixture being discharged through a tangential tubing 58. The fan 54 is housed inside a volute 60 connected to the enclosure 50 by a convergent connection 62. The tangential tubing 58 makes it possible to evacuate the treated mixture
exempt de phases lourdes.free of heavy phases.
Bien entendu, le ventilateur peut être d'un autre type, par exemple un ventilateur axial, et peut être remplacé par un compresseur disposé en amont. L'essentiel est de disposer d'un appareil permettant de créer une chute de pression à travers le rotor, de l'amont vers l'aval en considérant le sens d'écoulement du mélange. Dans le cas o ce dernier est un liquide, on peut utiliser une pompe aspirante ou refoulante pour créer cette chute de pression. Dans certains cas particuliers, le dispositif destiné à assurer la circulation du mélange à travers le rotor peut être Of course, the fan may be of another type, for example an axial fan, and may be replaced by a compressor arranged upstream. The key is to have an apparatus to create a pressure drop across the rotor from upstream to downstream considering the direction of flow of the mixture. In the case where the latter is a liquid, one can use a suction or pressure pump to create this pressure drop. In certain particular cases, the device intended to ensure the circulation of the mixture through the rotor can be
extérieur à l'enceinte et entraîné par un moteur indépendant. outside the enclosure and driven by an independent motor.
On voit, à la partie inférieure de la figure 5, l'enceinte 12 à l'intérieur de laquelle circule le mélange à traiter avant d'arriver au rotor; l'espace 26 entre l'enceinte 12 et l'enceinte 50 sert à l'évacuation des ohases lourdes éjectées sous l'effet des champs centrifuges créés à l'intérieur du mélange In the lower part of FIG. 5, the chamber 12 inside which the mixture to be treated circulates before reaching the rotor; the space 26 between the enclosure 12 and the enclosure 50 is used for the evacuation of heavy ohases ejected under the effect of the centrifugal fields created inside the mixture
et retombant par gravité.and falling by gravity.
On voit également le distributeur rotatif 19 prévu à la partie inférieure de l'empilement de disques, c'est-à-dire en amont du rotor. Ce distributeur est constitué d'un ensemble d'aubes 23 disposées de manière à dévier Le mélange circulant sous l'effet de cette chute de pression suivant des trajectoires hélico9dales. Pour cela, chaque aube a une concavité orientée vers l'aval si l'on considère le sens d'écoulement du mélange et chaque aube a un bord de fuite (non visible sur la figure 5) dont l'inclinaison par rapport à l'axe du rotor est égale à la pente des veines hélicondales du mélange dans le rotor. De préférence, ce bord de fuite coïncide avec le bord avant d'un ajourage d'entrée du premier disque amont à la partie inférieure de l'empilement 17: ainsi, l'espace entre deux aubes successives du distributeur 19 constitue un cheminement continu avec le canal hélicoldal dont l'ajourage d'entrée se trouve à cet endroit du disque. Ainsi, Le ditributeur 19 transforme la vitesse axiale du We also see the rotary distributor 19 provided at the bottom of the stack of disks, that is to say upstream of the rotor. This dispenser consists of a set of blades 23 arranged to deflect the mixture flowing under the effect of this pressure drop along helicoidal trajectories. For this, each blade has a concavity oriented downstream if we consider the flow direction of the mixture and each blade has a trailing edge (not visible in Figure 5) whose inclination relative to the rotor axis is equal to the slope of the helical veins of the mixture in the rotor. Preferably, this trailing edge coincides with the front edge of an inlet opening of the first upstream disk to the lower part of the stack 17: thus, the space between two successive blades of the distributor 19 constitutes a continuous path with the helicoidal channel whose entry ajoint is at this point of the disc. Thus, the ditributor 19 transforms the axial speed of the
2 6 1 3 9 5 62 6 1 3 9 5 6
méelange en amont du rotor en vitesse héElicoldale à travers le rotor en réduisant les turbulences et les pertes d'énergie correspondantes. De plus, par suite de la déviation qu'il crée, le distributeur 19 possède également une fonction de séparation primaire de phase lourde qu'il canalise vers la périphérie. La courbure de la concavité des aubes 23 et la conformation de leur bord d'attaque sont établies en fonction des caractéristiques aéro melt upstream of the rotor at high speed through the rotor, reducing turbulence and corresponding energy losses. In addition, because of the deviation it creates, the distributor 19 also has a primary function of primary separation of heavy phase that it channels to the periphery. The curvature of the concavity of the blades 23 and the conformation of their leading edge are established according to the aero characteristics
ou hydrodynamiques du mélange et du régime de fonctionnement. or hydrodynamic mixing and operating regime.
De mime, à la sortie du rotor, on peut prévoir un redresseur 21 constitué par une turbine à action ou à degré de réaction donné. Ce redresseur est constitué d'un ensemble d'aubes 27 dont la concavité est tournée vers l'amont, si l'on considère le sens d'écoulement du mélange à travers le rotor. Chaque aube 27 a un bord d'attaque qui coïncide avec le bord avant d'un ajourage de sortie sur la face aval du dernier disque de l'empilement 17 et l'inclinaison de ce bord d'attaque est égal à la pente des veines hélicodales suivant lesquelles le mélange circule à l'intérieur du rotor. Etant donné que le mélange circule suivant une trajectoire hélicondale, sa vitesse présente une composante tangentielle et une composante axiale. Le dessin de la concavité des aubes 27 est conçu de manière à annuler la composante tangentielle. Il ne reste donc plus que la composante axiale et le mélange sort du redresseur 21 en suivant une direction parallèle à Similarly, at the outlet of the rotor, a rectifier 21 may be provided consisting of a turbine with a given action or degree of reaction. This rectifier consists of a set of blades 27 whose concavity faces upstream, if we consider the direction of flow of the mixture through the rotor. Each blade 27 has a leading edge which coincides with the front edge of an outlet opening on the downstream face of the last disk of the stack 17 and the inclination of this leading edge is equal to the slope of the veins helicodales according to which the mixture circulates inside the rotor. Since the mixture circulates along a helical path, its velocity has a tangential component and an axial component. The design of the concavity of the blades 27 is designed to cancel the tangential component. There remains only the axial component and the mixture leaves the rectifier 21 in a direction parallel to
l'axe 52.the axis 52.
Un autre aspect intéressant du redresseur 21 est que le mélange sortant du dernier disque à la partie supérieure du rotor a une certaine vitesse, donc une certaine énergie cinétique. Cette énergie cinétique pousse le redresseur 21 dans le sens de rotation du rotor et contribue donc à L'entraînement de celui-ci en rotation. Ceci permet de diminuer la puissance nécessaire du moteur d'entraînement de l'arbre 52. Les aubes 27 du redresseur 21 ont également une fonction de finition et guident les fractions séparées vers la périphérie. Dans L'exemple décrit ici, le rotor 17, le distributeur 19, le redresseur 21 et le ventilateur 54 sont montés sur le même arbre 52 et tournent donc en synchronisme. On ne sortirait cependant pas du cadre de L'invention en utilisant un montage o certains de ces éléments seraient entraînés indépendamment des autres. Ce dispositif est également utile pour assurer l'aspiration par le ventilateur 54 dans des conditions d'efficacité satisfaisantes. Dans le cas, en effet, o l'écoulement n'est pas redressé, et suivant un phénomène bien connu des professionnels, la composante de rotation du méLange altère très fortement les performances du ventilateur 54. La courbure de la concavité des aubes 27 et la conformation de leur bord de fuite sont déterminées en fonction des caractéristiques Another interesting aspect of the rectifier 21 is that the mixture leaving the last disc at the upper part of the rotor has a certain speed, therefore a certain kinetic energy. This kinetic energy pushes the rectifier 21 in the direction of rotation of the rotor and thus contributes to driving it in rotation. This makes it possible to reduce the power required of the drive motor of the shaft 52. The blades 27 of the rectifier 21 also have a finishing function and guide the separated fractions towards the periphery. In the example described here, the rotor 17, the distributor 19, the rectifier 21 and the fan 54 are mounted on the same shaft 52 and thus rotate in synchronism. However, it would not depart from the scope of the invention using a mounting o some of these elements would be driven independently of others. This device is also useful for ensuring suction by the fan 54 under satisfactory conditions of efficiency. In the case, in fact, o the flow is not rectified, and according to a phenomenon well known to the professionals, the rotation component of the mixture greatly impairs the performance of the fan 54. The curvature of the concavity of the blades 27 and the conformation of their trailing edge are determined according to the characteristics
aéro ou hydrodynamiques du mélange et du régime de fonctionnement. aero or hydrodynamic mixing and operating regime.
De plus, la conformation des aubes 27 est telle que celles-ci canalisent vers la périphérie les traces résiduelles de phase lourde. On voit encore sur la figure 5 que l'enceinte 50 In addition, the conformation of the blades 27 is such that they channel the residual traces of heavy phase towards the periphery. We still see in Figure 5 that the enclosure 50
présente une surface interne 51 qui diverge vers le bas, c'est-à- has an inner surface 51 which diverges downwards, i.e.
dire vers l'amont en considérant le sens d'écoulement du mélange à travers le rotor. Dans l'exemple décrit ici, la surface 51 présente un certain nombre de parties circulaires 53 dont la hauteur est égale à l'épaisseur de chaque disque. Il y a ainsi une say upstream considering the flow direction of the mixture through the rotor. In the example described here, the surface 51 has a number of circular portions 53 whose height is equal to the thickness of each disk. There is thus a
surface 53 en regard du bord latéral de chaque disque. surface 53 facing the lateral edge of each disc.
Dans le cas particulier illustré à la figure 5, le diamètre des disques est constant et celui des parties 53 augmente de l'aval vers l'amont, ce qui fait que l'épaisseur de l'espace 26 augmente également de l'aval vers l'amont en considérant le sens d'écoulement du mélange à travers le rotor. Cependant, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant des disques de diamètre variable afin que la distance entre le bord latéral d'un In the particular case illustrated in FIG. 5, the diameter of the disks is constant and that of the parts 53 increases from the downstream to the upstream, so that the thickness of the space 26 also increases from the downstream towards upstream considering the direction of flow of the mixture through the rotor. However, it would not be outside the scope of the invention using discs of variable diameter so that the distance between the lateral edge of a
disque et les parties 53 de la surface 51 soit constante. disc and the parts 53 of the surface 51 is constant.
On ne sortirait pas non plus de cadre de l'invention en utilisant des disques dont le diamètre augmenterait de l'aval vers l'amont, mais moins vite que celui des parties 51, le diamètre de l'espace 26 augmentant ainsi, ou en utilisant une surface 51 lisse Nor would one go beyond the scope of the invention using discs whose diameter would increase from the downstream upstream, but slower than that of the parts 51, the diameter of the space 26 thus increasing, or using a smooth surface 51
et de forme conique divergeant vers l'amont. and of conical shape diverging upstream.
L'avantage majeur de cette disposition réside dans l'utilisation de chaque variation instantanée de diamètre du rotor, conjuguée à la variation correspondante du diamètre intérieur du corps, pour engendrer un effet de soufflage de gaz ou de pompage de liquide, refoulant Les phases lourdes collectées vers la zone de plus grand diamètre du rotor et du stator. Ces The major advantage of this arrangement lies in the use of each instantaneous variation of the diameter of the rotor, combined with the corresponding variation of the internal diameter of the body, to generate a gas blowing or liquid pumping effect, repressing the heavy phases. collected to the larger diameter area of the rotor and stator. These
étages successifs fonctionnent en série les uns avec les autres. successive stages operate in series with each other.
Les jeux périphériques ou axiaux sont calculés en fonction des performances de débit et de concentration de phases lourdes Peripheral or axial clearance is calculated based on flow performance and heavy phase concentration
extraites à assurer.extracted to insure.
La figure 6 illustre une première forme de réalisation FIG. 6 illustrates a first embodiment
d'un disque utilisable dans le dispositif objet de l'invention. of a disk that can be used in the device that is the subject of the invention.
Dans ce mode de réalisation, on utilise un empilement de disques 36 d'épaisseur constante p. Chaque disque est percé d'un certain nombre de passages ou canaux héLicoïdaux 62. Chacun de ces canaux 62 débouche sur la face amont ou face inférieure 37 du disque par un ajourage d'entrée et débouche sur la face supérieure 39 du disque 36 par un ajourage de sortie65. La disposition est telle que l'ajourage de sortie 65 situé sur la face supérieure d'un disque donné se trouve exactement en face de l'ajourage d'entrée 63 se trouvant sur la face inférieure du disque suivant. On définit ainsi, à travers l'empilement de disques, des canaux hélicoldaux pratiquement continus 69 limités par des parois solides. Afin que les phases lourdes acheminées vers la périphérie soient collectées efficacement sur la paroi intérieure de l'enceinte 5 et ne tendent pas à se remettre en suspension à l'intérieur du rotor par suite de divers phénomènes tels que turbulences et rebondissements, le transfert du rotor vers la paroi fixe 51 s'effectue à travers des fentes périphériques ménagées entre les disques successifs, ainsi que figuré en 71 sur la figure 6. Ces fentes sont toutefois localement interrompues par des plots 73 dont le but est d'améliorer la rigidité du rotor. Ils assurent en effet l'appui des disques successifs les uns sur les autres. Leur profil intérieur est prévu pour éviter les In this embodiment, a stack of disks 36 of constant thickness p is used. Each disc is pierced with a number of passages or helical channels 62. Each of these channels 62 opens on the upstream or lower face 37 of the disc by an inlet ajoint and opens on the upper face 39 of the disc 36 by a output override65. The arrangement is such that the output opening 65 located on the upper face of a given disc is exactly opposite the entry cutout 63 on the underside of the next disc. Thus, through the stack of disks, substantially continuous helicoidal channels 69 bounded by solid walls are defined. In order for the heavy phases routed to the periphery to be efficiently collected on the inner wall of the enclosure 5 and not to tend to resuspend within the rotor as a result of various phenomena such as turbulence and twists, the transfer of rotor to the fixed wall 51 is made through peripheral slots formed between the successive disks, as shown at 71 in FIG. 6. However, these slots are locally interrupted by studs 73 whose purpose is to improve the rigidity of the rotor. They ensure the support of successive discs on each other. Their internal profile is intended to prevent
accumulations de phase lourde séparée. accumulated heavy phase accumulations.
Le fait que les disques soient jointifs permet d'obtenir, sous réserve d'un serrage axial suffisant, un rotor monobloc très rigide. Cette disposition entraîne une séparation efficace entre L'intérieur du rotor et la zone comprise entre celui-ci et La paroi du corps fixe, ce qui limite les remises en dispersion. De plus, il est possible d'atteindre des vitesses de rotation plus élevées, donc des champs séparateurs plus intenses, qu'avec Les dispositifs de l'art antérieur, tout en évitant les The fact that the disks are contiguous makes it possible to obtain, subject to sufficient axial clamping, a very rigid one-piece rotor. This arrangement results in an effective separation between the inside of the rotor and the area between it and the wall of the fixed body, which limits the dispersion discounts. In addition, it is possible to achieve higher rotational speeds, and therefore more intense separator fields, than with the devices of the prior art, while avoiding the
risques de déformation.risk of deformation.
Dans Le cas particulier illustré à la figure 6, les ajourages 65 sont répartis de façon équiangle sur un disque donné et s'étendent du centre vers la périphérie. Ils sont séparés par des parties pleines 67. Si l'on considère le sens de rotation T des disques, l'ajourage de sortie d'un canal donné est situé en aval de l'ajourage d'entrée. Sur la figure 6, les ajourages 65 sont limités par des rayons du disque 36 et ont donc une forme sensiblement trapézo'dale, de même que les parties 67. Chaque canal 62 est ainsi limité par une paroi inférieure 64, une paroi supérieure 66 et deux parois latérales 68 et 70. Les faces inférieure 64 et supérieure 66 sont de forme généralement hélicoldale de même pente que cettlle des canaux. Comme on le verra plus loin, elles peuvent être munies de redans ou de gradins destinés à emprisonner localement et temporairement des constituants du mélange et à faciliter l'agglomération des phases In the particular case illustrated in Figure 6, the openwork 65 are distributed equiangularly on a given disk and extend from the center to the periphery. They are separated by solid portions 67. Considering the direction of rotation T of the disks, the output opening of a given channel is located downstream of the inlet opening. In FIG. 6, the perforations 65 are limited by radii of the disc 36 and therefore have a substantially trapezoidal shape, as do the parts 67. Each channel 62 is thus limited by a lower wall 64, an upper wall 66 and two side walls 68 and 70. The lower 64 and upper faces 66 are generally helicoldal shape of the same slope as the channels. As will be seen below, they may be provided with steps or steps for locally and temporarily imprisoning constituents of the mixture and to facilitate the agglomeration of phases.
lourdes. La première face latérale 68 limitant un canal 62, c'est- heavy. The first lateral face 68 limiting a channel 62, is it
à-dire celle qui est la plus proche de l'axe du rotor, est cylindriqcue et d'axe confondu avec celui du rotor. L'autre face latérale 70 est située au voisinage de la périphérie du disque et elle est inclinée par rapport à l'axe du rotor. Autrement dit, elle se présente sous la forme d'une portion de tronc de cône divergeant vers l'amont si l'on considère le sens d'écoulement du that is, the one closest to the axis of the rotor, is cylindrical and of axis coincident with that of the rotor. The other side face 70 is located near the periphery of the disc and is inclined relative to the axis of the rotor. In other words, it is in the form of a portion of truncated cone diverging upstream if we consider the direction of flow of the
mélange à travers le rotor.mixing through the rotor.
On sépare ainsi le mélange en une pluralité de veines héLico;dales. Etant donné que Le mélange est soumis d'une part à la chute de pression à travers le rotor et, d'autre part, à l'effet d'entraînement de celui-ci en rotation, il s'écoule à travers Les disques avec une vitesse tangentielle supérieure à cetle du rotor. On constate que, pour un rotor tournant à la vitesse w, La vitesse tangentielle absolue d'une particule située à une distance radiale R est de: - uR si cette particule se trouve dans une zone de séquestration du mélange, -,*R+V si cette particule se trouve dans la partie circulante t de La veine, à La vitesse tangentielle V. t La vitesse tangentielle V varie approximativement comme t k/R, k étant une constante dépendant de la géométrie du rotor et proportionnelle au débit traversant le rotor. La force centrifuge au rayon R s'écrit donc: -1 2 (w*R + k*R) The mixture is thus separated into a plurality of helical veins. Since the mixture is subjected on the one hand to the pressure drop across the rotor and, on the other hand, to the effect of driving it in rotation, it flows through the discs with a tangential velocity greater than that of the rotor. It can be seen that, for a rotor rotating at speed w, the absolute tangential velocity of a particle located at a radial distance R is: - uR if this particle is in a zone of sequestration of the mixture, -, * R + V if this particle is in the circulating part t of the vein, at the tangential velocity V. t The tangential velocity V varies approximately as tk / R, k being a constant depending on the geometry of the rotor and proportional to the flow through the rotor . The centrifugal force at the radius R is therefore written: -1 2 (w * R + k * R)
F =- -------------F = - -------------
c Rc R
2 -1 2 -32 -1 2 -3
F = w *R + 2kR + k *R c Lorsque R varie, cette fonction présente un minimum et, de part et d'autre de ce minimum, le champ centrifuge croit. Il en résulte donc un champ centrifuge élevé au voisinage de l'axe de rotation, contrairement à ce qui se passe dans les centrifugeuses conventionnelles. De plus, en tous les points de la courbe F (R), c la valeur de F est beaucoup plus élevée que pour une c F = w * R + 2kR + k * R c When R varies, this function has a minimum and, on either side of this minimum, the centrifugal field increases. This results in a high centrifugal field in the vicinity of the axis of rotation, unlike what happens in conventional centrifuges. Moreover, in all points of the curve F (R), c the value of F is much higher than for a c
centrifugeuse conventionnelle tournant à même vitesse angulaire. conventional centrifuge rotating at the same angular speed.
De même, lorsque le débit du mélange varie, L'efficacité Similarly, when the flow of the mixture varies, the effectiveness
de séparation passe par un minimum pour une valeur de k= w*R. of separation goes through a minimum for a value of k = w * R.
Elle reste toujours supérieure à celle d'une centrifugeuse conventionnelle pour toutes les valeurs du débit, pour un dimensionnement du rotor et une vitesse de rotation identique (k It always remains superior to that of a conventional centrifuge for all the values of the flow rate, for a dimensioning of the rotor and a speed of identical rotation (k
est directement proportionnel au débit). is directly proportional to the flow).
Ce phénomène, de mime que Les résultats exposés ci-après qui en découlent, sont imprévisibles et inattendus dans le cadre classique de la centrifugation. Ce sont bien Les faits expérimentaux basés sur le procédé et l'appareil de l'invention This phenomenon, like the results described below that follow, are unpredictable and unexpected in the classic context of centrifugation. These are the experimental facts based on the process and apparatus of the invention
qui permettent d'assurer la véracité des résultats obtenus. which make it possible to ensure the veracity of the results obtained.
On vérifie en effet que les particules lourdes des veines hélicoïdales soumises à une foce centrifuge très intense se précipitent vers la périphérie en ralentissant et en s'agglomérant avant de parvenir à la zone annulaire de force centrifuge minimale, puis, à partir de cette zone, accélèrent b nouveau en It is indeed verified that the heavy particles of the helical veins subjected to a very intense centrifugal force precipitate towards the periphery by slowing and agglomerating before reaching the annular zone of minimum centrifugal force, then, from this zone, accelerate b again in
plus grosses masses vers la périphérie. bigger masses towards the periphery.
Mais, au cours de ce déplacement centrifuge, les particules lourdes (solides ou liquides) migrent, pour diverses raisons exposées ci-après, vers les zones mortes ou les zones But during this centrifugal displacement, the heavy particles (solid or liquid) migrate, for various reasons explained below, to the dead zones or the zones
dépressionnaires dans lesquelles elles sont captées et piégées. in which they are captured and trapped.
Ces zones mortes ou dépressionnaires sont obtenues grâce à des redans ou autres éléments proéminents prévus sur les faces inférieures et supérieures des canaux 62, comme cela sera décrit These dead zones or depression are obtained by means of steps or other prominent elements provided on the lower and upper faces of the channels 62, as will be described
plus loin.further.
Ces particules lourdes sont alors prises en charge par une force centrifuge, certes plus faible, mais suffisamment élevée pour les acheminer inéluctablement vers la périphérie. Au cours de cet acheminement, des éléments pièges et des éléments conducteurs, définis ciaprès, s'opposent au retour des particules vers les veines débitantes et participent à leur acheminement vers la périphérie o elles se précipitent sur la paroi interne 51 de These heavy particles are then supported by a centrifugal force, certainly lower, but high enough to inevitably lead them to the periphery. During this routing, trapping elements and conductive elements, defined below, oppose the return of the particles to the debiting veins and participate in their routing to the periphery where they rush on the inner wall 51 of
l'enceinte 50.the enclosure 50.
Le décalage angulaire des disques et l'épaisseur p de ceux-ci, ainsi que la forme et les dimensions des ajourages sont choisis pour déterminer avec précision la pente relative P des veines hélicoldales (c'est-à-dire leur pente par rapport aux disques lorsqu'ils tournent). Les paramètres en question permettent donc de régler le pouvoir séparateur et le débit de l'appareil. En général, ces paramètres sont constants pour un appareil déterminé, mais il peut être avantageux de les faire varier de l'amont vers l'aval suivant l'allure du fonctionnement The angular offset of the discs and the thickness p thereof, as well as the shape and dimensions of the perforations are chosen to accurately determine the relative slope P of the helicoidal veins (that is, their slope with respect to discs when they turn). The parameters in question thus make it possible to regulate the separating power and the flow of the apparatus. In general, these parameters are constant for a given device, but it may be advantageous to vary them from upstream to downstream depending on the speed of operation.
de l'appareil, et de celle du traitement à obtenir. of the device, and that of the treatment to be obtained.
De toute façon, le choix de ces paramètres permet, en relation avec le régime de l'appareil et la composition du mélange, de définir le cheminement hélico;dal privilégié des veines de mélange à travers les ajourages d'un disque. Le mélange peut poursuivre son cheminement en traversant l'ajourage homologue du disque suivant, c'est-à-dire celui qui se trouve décalé en aval de l'angle de décalage des disques. Cet angle de décalage est tel que l'ajourage de sortie du premier disque soit en face de In any case, the choice of these parameters makes it possible, in relation to the regime of the apparatus and the composition of the mixture, to define the preferred helicoidal progression of the mixing veins through the perforations of a disc. The mixture can continue its path through the homologous opening of the next disc, that is to say that which is offset downstream of the disc offset angle. This offset angle is such that the output opening of the first disk is in front of
l'ajourage d'entrée du deuxième disque. the entry ajourage of the second disc.
L'exposé qui précède montre que l'écoulement aéro ou hydrodynamique du mélange à travers l'appareil subit, entre l'amont et l'intérieur du rotor, une variation croissante de la vitesse. Dès lors, il se produit tout naturellement une détente au sein du rotor, et par conséquent une baisse de température pouvant être utilisée pour condenser une phase vapeur au cours de la The preceding discussion shows that the aero or hydrodynamic flow of the mixture through the apparatus undergoes, between the upstream and the inside of the rotor, an increasing variation of the speed. Therefore, there is naturally a relaxation within the rotor, and therefore a drop in temperature can be used to condense a vapor phase during the
séparation.separation.
La figure 7 est une vue semblable à la figure 6 et illustre une variante dans laquelle les faces amont et aval des disques 36 ne sont plus perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor, mais sont inclinées vers l'amont d'un angle c par rapport à un plan perpendiculaire à cet axe. En d'autres mots, la face supérieure 39 et la face inférieure 37 sont en forme de troncs de cône divergeant vers l'amont par rapport au sens d'écoulement du mélange à travers le rotor. On a constaté qu'on obtenait les meilleurs résultats lorsque la valeur de l'angle ç était voisine de 30 . La disposition des ajourages et des canaux hélico;daux dans les disques de la figure 7 est exactement la même que dans Le FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 and illustrates a variant in which the upstream and downstream faces of the discs 36 are no longer perpendicular to the axis of rotation of the rotor, but are inclined upstream by an angle c relative to a plane perpendicular to this axis. In other words, the upper face 39 and the lower face 37 are in the form of cone frustums diverging upstream with respect to the direction of flow of the mixture through the rotor. It has been found that the best results are obtained when the value of the angle ç is close to 30. The arrangement of the perforations and helical channels in the disks of FIG. 7 is exactly the same as in
cas de la figure 6.case of Figure 6.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention en donnant We would not go beyond the scope of the invention by giving
encore d'autres formes aux faces amont et aval des disques. still other forms to the upstream and downstream faces of the disks.
Ces dernières peuvent comporter des génératrices incurvées et, si elles sont droites ou courbes, concourantes avec ou gauches par rapport à l'axe de rotation avec un angle d'indicence quelconque. En d'autres termes, les disques peuvent être délimités par des surfaces régLées, telles que des coniques ou des surfaces de révolution quelconques équilibrées, ce qui ne peut constituer une difficulté majeure d'exécution dès lors que les disques peuvent être, en raison des contraintes réduites qu'ils subissent, fabriqués par moulage et même en matière plastique. La vue en perspective de la figure 8 montre comment on peut prévoir des gradins, saillies ou autres éléments proéminents sur les faces inférieures et/ou supérieures des canaux 62. Sur la figure 8, on ne voit que les gradins 72 sur la face inférieure des canaux 62, mais il y a des gradins identiques sur la face These can include curved generators and, if they are straight or curved, concurrent with or left to the axis of rotation with any angle of any indication. In other words, the disks can be delimited by regulated surfaces, such as conical or any balanced surfaces of revolution, which can not constitute a major difficulty of execution since the disks can be, because of reduced stresses they undergo, manufactured by molding and even plastic. The perspective view of FIG. 8 shows how steps, protrusions or other prominent elements can be provided on the lower and / or upper faces of the channels 62. In FIG. 8, only the steps 72 on the underside of the channels 62, but there are identical bleachers on the face
supérieure, cette dernière étant invisible sur la figure 8. upper, the latter being invisible in Figure 8.
Les vues en coupe développée des figures 9a à 9d The sectional views developed from FIGS. 9a to 9d
montrent d'autres formes possibles pour ces éléments proéminents. show other possible forms for these prominent elements.
Dans le cas de la figure 9a, les surfaces supérieure et inférieure du canal 62 comportent des gradins dont les rebords constituent des arêtes radiales, c'est-à-dire que ces arêtes sont perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor. Dans le cas de la figure 9a, les gradins 72 se présentent comme les marches d'un escalier en colimaçon dont l'axe serait celui du rotor. Les angles In the case of Figure 9a, the upper and lower surfaces of the channel 62 comprise steps whose edges are radial edges, that is to say that these edges are perpendicular to the axis of rotation of the rotor. In the case of Figure 9a, the steps 72 are like the steps of a spiral staircase whose axis is that of the rotor. Angles
internes des gradins sont donc des angles droits. internal bleachers are therefore right angles.
Les rebords des gradins ont deux fonctions différentes suivant qu'il s'agit de la paroi supérieure ou de la paroi inférieure limitant le canal 62. Dans le premier cas (gradins 72a sur la paroi supérieure du canal 62), les surfaces verticales radiales des gradins créent des zones dépressionnaires qui ont tendance à capter les impuretés dans le tourbillon attaché qu'elles créent. Dans le deuxième cas (gradins 72b sur la paroi inférieure du canal 62), les surfaces verticales radiales fonctionnent comme des séparateurs à chocs multiples. Elles arrêtent temporairement les particules ou les gouttelettes lourdes. L'effet d'agglomération qu'elles apportent accélère l'acheminement vers La périphérie des phases lourdes et améliore The edges of the steps have two different functions depending on whether it is the upper wall or the lower wall limiting the channel 62. In the first case (steps 72a on the upper wall of the channel 62), the vertical radial surfaces of the Steps create low-pressure areas that tend to pick up impurities in the attached swirl they create. In the second case (steps 72b on the bottom wall of the channel 62), the vertical radial surfaces function as multiple-impact dividers. They temporarily stop the particles or the heavy droplets. The agglomeration effect they bring accelerates the transport towards the periphery of the heavy phases and improves
corrélativement l'efficacité globale de l'appareil. correlatively the overall efficiency of the device.
Dans le cas de La figure 9b, les angles internes des gradins sont plus aigus que dans le cas de la figure 9a afin In the case of FIG. 9b, the internal angles of the steps are more acute than in the case of FIG.
d'accroÂtre l'effet de rétention des phases lourdes. to increase the retention effect of heavy phases.
Dans le cas de la figure 9c, on combine deux dispositions différentes. Les gradins 72b de la paroi inférieure sont identiques à ceux de la figure 9a. Quant aux gradins de la paroi supérieure du canal 62, ils présentent des parties inclinées 74 dont la pente est légèrement supérieure à la pente choisie pour les veines héLicoldales du méLange, les parties 74 étant reliées par des parties 76 dont la hauteur est inférieure à la largeur des parties 74. Un chanfrein 75 est prévu à la partie inférieure de la face inférieure 64, mais ceci n'est pas obligatoire. Cette disposition entraine des alternances de zones divergentes et convergentes obliques, ce qui crée une ondulation plus accentuée de la veine de mélange et une probabilité plus élevée de sortie latérale des fractions lourdes qui sont alors collectées dans les redans. Enfin, dans le cas de la figure 9d, les gradins 72 sont remplacés par des rainures 78 de section semi-circulaire et disposées radialement, c'est-à- dire que leur axe est perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor. Les canaux radiaux semi-circulaires ainsi créés sont à l'origine de zones tourbillonnaires qui ralentissent et collectent les phases lourdes. On peut encore utiliser d'autres dispositions, par exemple des formes d'usinages radiaux qui ne pénètrent pas dans la veine circulante, mais jouent un rôle d'extraction des phases lourdes et un rôle d'agglomération, ce qui accroit l'efficacité In the case of Figure 9c, two different arrangements are combined. The steps 72b of the bottom wall are identical to those of Figure 9a. As for the steps of the upper wall of the channel 62, they have inclined portions 74 whose slope is slightly greater than the slope chosen for the helical liquid veins of the mixture, the parts 74 being connected by parts 76 whose height is less than width of the parts 74. A chamfer 75 is provided at the lower part of the lower face 64, but this is not mandatory. This arrangement causes alternating divergent and convergent oblique zones, which creates a more pronounced corrugation of the mixing vein and a higher probability of lateral exit of the heavy fractions which are then collected in the steps. Finally, in the case of Figure 9d, the steps 72 are replaced by grooves 78 of semicircular section and arranged radially, that is to say that their axis is perpendicular to the axis of rotation of the rotor. The semicircular radial channels thus created are at the origin of swirling zones which slow down and collect the heavy phases. It is also possible to use other arrangements, for example forms of radial machining that do not penetrate the circulating vein, but play a role of extraction of heavy phases and a role of agglomeration, which increases the efficiency
globale du dispositif.overall device.
La figure 10 illustre une variante dans laquelle les éléments proéminents pour collecter les phases lourdes sont disposés suivant une direction tangentielle et non radiale. On voit sur cette figure que la paroi inférieure de chaque canal 62 comporte deux éléments proéminents 80 disposés chacun en hélice autour de l'axe du rotor. Ces éléments se composent de deux faces reliées par une arête supérieure. Les deux faces sont parallèles à L'écoulement du mélange par rapport au rotor. Le déplacement radial des phases lourdes sous l'action du champ centrifuge les amène en contact avec La face interne des éléments 80. Ce contact crée un effet de rassemblement des phases lourdes qui glissent ensuite sur la surface et sont remises en suspension mais après avoir été plus ou moins fortement agglomérées. L'accroissement consécutif de leur granulométrie accélère leur mouvement radial vers la périphérie du rotor et augmente corrélativement FIG. 10 illustrates a variant in which the prominent elements for collecting the heavy phases are arranged in a tangential and non-radial direction. It can be seen in this figure that the lower wall of each channel 62 comprises two prominent elements 80 each helically arranged around the axis of the rotor. These elements consist of two faces connected by an upper edge. Both faces are parallel to the flow of the mixture relative to the rotor. The radial displacement of the heavy phases under the action of the centrifugal field brings them in contact with the inner face of the elements 80. This contact creates a gathering effect of the heavy phases which then slide on the surface and are resuspended but after having been more or less strongly agglomerated. The consequent increase in their grain size accelerates their radial movement towards the periphery of the rotor and increases correspondingly
l'efficacité de séparation de l'appareil. the separation efficiency of the device.
Les figures 11 et 12 illustrent un autre mode de réalisation dans lequel chaque disque 36 se présente sous la forme d'un bottier circulaire creux. Le disque 36 se compose d'une paroi inférieure 82 ayant la forme d'un disque plan, reliée à une paroi supérieure 84 par une virole 86. La paroi supérieure 84 présente une partie centrale 87 ayant la forme d'un disque plan de même axe que la paroi 82, mais de diamètre inférieur. La partie 87 est reliée à un bord périphérique 88 par une partie en forme de tronc de cône 90. Le bord 88 est circulaire et de même diamètre que la paroi inférieure 82. IL est séparé de celle-ci par une fente périphérique 92 dont la largeur est inférieure à la distance entre la paroi inférieure 82 et la partie centrale 87 de la paroi supérieure. Un ensemble d'éléments en forme de tronc de cône ou viroles tronconiques 94 est prévu à l'intérieur du bottier ainsi défini. Dans le cas particulier décrit ici, les viroles tronconiques 94 ont un bord supérieur qui est soudé à la partie centrale 87 de la paroi supérieure 84 tandis que leur bord inférieur est situé à une certaine distance de la paroi inférieure 82. On voit encore sur les figures 11 et 12 un ajourage d'entrée 63 ménagé dans la paroi inférieure 82 et un ajourage de sortie 65 ménagé dans la partie centrale 87 de la partie supérieure 84. La position angulaire des ajourages 63 et 65 par rapport au disque 36 est exactement la même. Un déflecteur 96 a un bord inférieur soudé à la paroi inférieure 82 en arrière de l'ajourage 63 et un bord supérieur soudé à la paroi supérieure 84 en avant de l'ajourage 65. Grâce à cette disposition, le mélange qui pénètre dans le disque par l'ajourage 63 est obligé de faire un tour complet en cheminant dans les espaces entre les viroles tronconiques 94 avant de ressortir par l'ajourage de sortie 65. Le déflecteur 96 doit assurer une bonne étanchéité pour éviter des fuites directes du mélange de L'ajourage d'entrée vers l'ajourage de sortie. Grâce à cette disposition, le déplacement radial des phases lourdes sous l'action du champ centrifuge les amène en contact avec la surface de ces viroles. Ce contact crée un effet de rassemblement des phases lourdes, qui glissent ensuite sur la surface et sont remises en suspension, mais après avoir été plus ou moins fortement agglomérées. L'accroissement consécutif de leur granulométrie accélère leur mouvement radial vers la périphérie du rotor et augmente corrélativement l'efficacité de séparation de l'appareil. Les viroles tronconiques 94 jouent égalemer.,t un rôle de surface de guidage et de limitation des turbulences, leur surface étant parallèle à la direction d'écoulement du mélange à Figures 11 and 12 illustrate another embodiment in which each disk 36 is in the form of a hollow circular housing. The disc 36 is composed of a bottom wall 82 in the form of a flat disc, connected to an upper wall 84 by a ferrule 86. The upper wall 84 has a central portion 87 in the form of a flat disk of the same axis than the wall 82, but of smaller diameter. The portion 87 is connected to a peripheral edge 88 by a truncated cone-shaped portion 90. The edge 88 is circular and of the same diameter as the bottom wall 82. It is separated therefrom by a peripheral slot 92 whose width is less than the distance between the bottom wall 82 and the central portion 87 of the upper wall. A set of cone-shaped elements or truncated conical ferrules 94 is provided inside the casing thus defined. In the particular case described here, the frustoconical ferrules 94 have an upper edge which is welded to the central portion 87 of the upper wall 84 while their lower edge is located at a distance from the lower wall 82. 11 and 12 an inlet opening 63 formed in the bottom wall 82 and an outlet opening 65 formed in the central portion 87 of the upper portion 84. The angular position of the cutouts 63 and 65 with respect to the disk 36 is exactly the even. A deflector 96 has a lower edge welded to the bottom wall 82 behind the opening 63 and an upper edge welded to the upper wall 84 in front of the perforation 65. With this arrangement, the mixture that enters the disc by the openwork 63 is obliged to make a complete turn by walking in the spaces between the frustoconical ferrules 94 before emerging through the output opening 65. The deflector 96 must ensure a good seal to prevent direct leakage of the mixture of L 'ajoint entry to the output ajoining. With this arrangement, the radial displacement of the heavy phases under the action of the centrifugal field brings them in contact with the surface of these rings. This contact creates a gathering effect of the heavy phases, which then slide on the surface and are resuspended, but after being more or less strongly agglomerated. The consequent increase in particle size accelerates their radial movement towards the periphery of the rotor and correspondingly increases the separation efficiency of the apparatus. The frustoconical ferrules 94 also play a role of guiding surface and limiting turbulence, their surface being parallel to the direction of flow of the mixture.
l'intérieur du disque.inside the disc.
Cette disposition conduit, pour les mêmes dimensions de rotor, le même nombre de disques et le mére débit, à une vitesse tangentielle du mélange par rapport au rotor qui, étant inversement proportionnelle à la pente des veines, et maximum pour This arrangement leads, for the same rotor dimensions, the same number of disks and the same flow rate, at a tangential speed of the mixture relative to the rotor which, being inversely proportional to the slope of the veins, and maximum for
l'écoulement à une seule veine, comporte un tour par disque. the single-vein flow has one turn per disc.
La pente moyenne par disque est alors égale à: p The average slope per disc is then equal to: p
p = ---p = ---
2 R2 R
au rayon R, p étant l'épaisseur du disque. at the radius R, where p is the thickness of the disk.
Le champ centrifuge est également maximum pour cette configuration, puisqu'il est proportionnel au carré de la somme de la vitesse tangentielle d'entraînement et de la vitesse The centrifugal field is also maximum for this configuration, since it is proportional to the square of the sum of the tangential drive speed and the speed
tangentielle du méLange relativement au rotor. tangential of the mixture relative to the rotor.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation et aux modes d'exécution représentés et décrits en détail dans ce qui précède, car diverses modifications peuvent y être apportées The invention is not limited to the embodiments and modes of execution shown and described in detail in the foregoing, since various modifications can be made thereto.
sans sortir de son cadre.without leaving his frame.
Le procédé et l'appareil objets de l'invention sont utilisables pour la séparation dans un mélange de phases d'état quelconque. Plus spécialement, ils sont applicables à l'élimination The method and the apparatus which are the subject of the invention can be used for the separation in a mixture of phases of any state. More specifically, they are applicable to the elimination
de brouillards huileux tels que ceux engendrés par les machines- oily mists such as those generated by machinery
outils, les presses d'emboutissage, les dispositifs de lubrification par pulvérisation, à L'élimination des brouillards d'eau sur des machines à laver industrielles à la sortie de dispositifs de lavage d'air, à l'élimination de brouillards de solvants lourds sur des fours de polymérisation, des sécheurs d'imprimerie, au lavage à l'huile de divers gaz, à La tools, stamping presses, spray lubrication devices, the elimination of water mists on industrial washing machines at the outlet of air washing devices, the elimination of heavy solvent mist on polymerization furnaces, printing dryers, oil scrubbing of various gases,
clarification des huiles solubles sur les bacs de machines- clarification of the soluble oils on the bins of machines-
outils, à la clarification des bains de lessive sur les bacs de machines à laver industrielles, à la clarification des eaux de lavage des gaz, à la clarification des eaux polluées en général, à la préclarification de liquides avant des centrifugeuses de haute efficacité ou des filtres de finition, etc. Le procédé et le dispositif de l'invention s'appliquent particulièrement bien dans le domaine nucléaire, notamment pour la séparation de dispersions solides ou liquides et la séparation de phases gazeuses au niveau moléculaire. Ils conviennent également bien pour des applications spéciales difficiles dans certaines industries, par exemple dans des procédés continus ou pour certaines opérations jusqu'alors difficiles à réaliser, comme la stérilisation de l'air par centrifugation ou l'élimination de tools, clarification of laundry baths on industrial washing machines, clarification of gas wash water, clarification of polluted water in general, preclarification of liquids before high efficiency centrifuges or finishing filters, etc. The method and the device of the invention are particularly applicable in the nuclear field, in particular for the separation of solid or liquid dispersions and the separation of gaseous phases at the molecular level. They are also well suited for difficult special applications in certain industries, for example in continuous processes or for some operations previously difficult to perform, such as sterilization of air by centrifugation or the elimination of
produits toxiques très actifs.very active toxic products.
Claims (21)
Priority Applications (4)
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FR8705520A FR2613956B1 (en) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | METHOD AND DEVICE FOR CENTRIFUGAL SEPARATION OF A MIXTURE OF MULTIPLE PHASES |
EP88400890A EP0287462A3 (en) | 1987-04-17 | 1988-04-13 | Method and apparatus for the centrifugal separation of a mixture of several phases |
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Patent Citations (3)
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