Séparateur centrifuge.
La présente invention concerne un séparateur centrifuge servant à séparer les particules transportées par un gaz de ce dernier.
Dans ces dernières einquante années, un progrès considérable a été réalisé dans la collecte et l'élimination des poussières que renferment l'air et d'autres gaz, par l'intermé- diaire de dépoussiéreurs du type cyclone, de séparateurs centrifuges et d'appareils de fil tration divers. Les appareils utilisant des éléments filtrants s'obstruent aprèsunservice prolongé et exigent un nettoyage ou le remplacement d'éléments à des intervalles fré- quents, outre que l'efficacité de la séparation e la capacité sont relativement faibles.
Les séparateurs de poussières du type cyclone éliminent les particules relativement grosses de l'air qui en contient, mais n'ont pas tou- jours donné de bons résultats en ce qui concerne les particules très fines. Les sépara tenus centrifuges connus produisent généralement des remous à l'extérieur du tourbillon séparateur principal, ce qui diminue l'effica- cité de la séparation, outre qu'ils provoquent une réduction de la grosseur des particules par le frottement et le choc des particules l'une contre l'autre.
Les séparateurs centrifuges utilisent généralement, pour effectuer la séparation, des ailettes, des palettes ou des bras ; ceux-ci se prêtent dans certains cas s avantageusement à la réduction de la grosseur des particules ou à des opérations de pulvérí- sation, mais non à une séparation efficace et rapide des particules fines véhiculées par de l'air ou un autre gaz.
L'invention a pour objet un séparateur centrifuge permettant de séparer et d'élimi- ner d'une manière très efficace et rapide d'un milieu gazeux à peu près la totalité des particules fines contenues dans ce milieu, tout en évitant les remous préjudiciables, par un procédé basé sur le principe de la séparation centrifuge.
Ce séparateur est le siège d'un tourbillon dont la vitesse angulaire est produite sans faire usage de palettes ou d'ailettes.
On peut réaliser le séparateur selon l'in- vention de façon que la chute de pression à l'intérieur du séparateur reste sensiblement constante, même si la quantité, le type et] a grosseur des particules de la matière en cours de séparation varient considérablement.
Dans une forme d'exécution de l'objet de l'invention, un rotor est monté concentriquement dans une enveloppe cylindrique et porte une série de disques percés d'un grand nombre de trous à travers lesquels de l'air est aspiré ou refoulé par un ventilateur ou un compresseur communiquant avec ou placé sur le tube de décharge du séparateur ou, selon une variante, avee l'orifice d'admission du séparateur.
Ainsi, de l'air, par exemple, chargé de fines particules de matière solide ou semisolide est porté sensiblement à la même vitesse angulaire'positive que le rotor, sans qu'il soit fait usage d'ailettes, palettes ou analogues, ce qui diminue grandement les remous et, par conséquent, évite la réduction de grosseur des particules, ainsi que la dimi- notion qui en résulterait de la vitesse et de l'efficacité de la séparation.
Ce dernier appareil se prête particulièrement à la séparation des poussières véhiculées par l'air et à leur collecte lorsqu'il est incorporé à une installation comprenant plusieurs appareils sem blables, il est également efficace et économique en vue du triage et de la séparation de particules de différentes grosseurs désirées à partir d'une source de matière ou d'un véhicule gazeux tel que l'air.
Au dessin annexé :
La fig. 1 est une coupe verticale axiale d'une première forme d'exécution, donnée à titre d'exemple, du séparateur centrifuge selon l'invention, dans lequel de l'air contenant de fines particules est aspiré de haut en bas à travers l'extrémité supérieure de l'appareil et dans lequel les particules solides, ou au- tres, véhiculées sont retirées tangentiellement de la portion inférieure de 1'enveloppe du rotor.
Les fig. 2, 3 et 4 sont des vues de détail en plan de trois différents types de disques du rotor de la fig. 1.
La fig. 5 est une coupe transversale par la ligne 5-5 de la fig. 1.
La fig. 6 est une vue en plan, avec arrachement partiel, de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 7 est une vue en élévation latérale de l'ensemble du rotor, enlevé de son enveloppe.
La fig. 8 est une vue semblable à la fig. 1 d'une seconde forme d'exécution de l'appa- reil, donnée à titre d'exemple, dans laquelle de l'air contenant des particules d'une ma- tière solide ou semi-solide entre à l'extrémité inférieure de l'enveloppe du rotor et se dé- place suivant un courant ascendant à travers l'appareil pour s'échapper, purifié, sous l'effet d'un vide partiel se produisant à la partie supérieure de l'appareil.
La fig. 9 est une vue schématique d'une installation, comprenant trois séparateurs centrifuges qui constituent ehaeun une forme d'exécution de l'objet de l'invention, destiné à trier les particules d'une matière granuleuse contenant, des particules de grosseurs différentes en trois gammes de grosseurs, en mélangeant cette matière à un courant d'air et en faisant passer ce mélange sueeessive- ment à travers les trois séparateurs.
La fig. 10 est une vue, semblable aux fig. 1 et 8, d'une troisième forme d'exécution de l'invention, donnée à titre d'exemple, dans laquelle il est fait usage d'un rotor muni d'une hélice perforée au lieu de la série de disques perforés des précédentes formes représentées.
Les fig. 11 à 13 sont des vues partielles en plan, représentant d'autres disques perforés.
Le séparateur représenté aux fig. 1 à 7 est destiné à la purification de l'air. Il comprend une enveloppe cylindrique 11, dispo- sée verticalement et présentant une surface cylindrique intérieure lisse et une plaque suprieure 12 qui est pleine, à l'exception d'une ouverture d'admission centrale et axiale 12a.
A cette plaque 12 de l'enveloppe 11 est fixé de manière étanche un boîtier en forme de couvercle 13 dans lequel un conduit d'admission d'air 14 débouche tangentiellement. L'en- veloppe 11 est fermée à son extrémité infé- rieure par un fond lia constitué par une plaque qui est percée en son centre pour reeevoir, ajusté à frottement doux, un tube d'appel d'air 15 fixé au rotor dont il fait partie, ce tube comportant à ses extrémités des croisillons 15a et 15b fixés à la portion inférieure d'tin arbre vertical 16 sur lequel est fixé le rotor.
L'arbre 16 portant le rotor tourillonne dans des paliers convenables prévus à ses extrémités supérieure et inférieure, son extrémité supérieure étant pourvue, comme repré- senté, d'un palier de butée convenable 16a qui est monté dans la paroi supérieure du boîtier 13 et pourvu de moyens propres à assurer un joint hermétique à l'air entre une collerette et une plaque à poussières compres s : lrle 16b, boulonnée sur la plaque supérieure 13s du boîtier 13.
Une série de disques plats et à face lisse sont fixés à un certain écartement l'un de l autre sur l'arbre 16 du rotor, tous ces disques étant montés à l'intérieur de l'enve- loppe 11 et jouant un rôle très important dans le fonctionnement de l'appareil. Comme représenté, les disques situés dans la portion supérieure de 1'enveloppe 11 sont espacés l un de l'autre par des colliers taraudés 17, vissés sur l'arbre 16 qui est fileté. Le eroisillon 15a qui fixe l'extrémité supérieure du tube d'appel d'air 15 est pourvu, comme représenté, d'une vis de blocage 15c qui le fixe à l'arbre 16 du rotor.
Chacun des colliers successifs 17 situé au-dessus de ce croisillon peut être vissé contre le disque placé immédiatement au-dessous de lui, le croisillon 15a constituant une base d'ancrage.
La plupart des disques, à savoir tous ceux compris entre le disque le plus haut et. l'un des disques inférieurs D placés au-dessous du sommet du tube d'appel 15, sont perces d'ouvertures faiblement espacées et affec- tant, comme représenté aux fig. 3 et 4, la forme de couronnes de trous circulaires dont le diamètre est de préférence compris entre 0, 793 et 7, 93 mm, selon l'usage auquel l'ap- pareil est destiné.
Il va de soi qu'on pourrait prévoir des disques présentant à la place de trous circulaires, des ouvertures oblongues ou des fentes étroites disposées soit radialement, soit circonférentiellement et concentri- quement aux disques, comme on le voit aux fig. 11, 12 et 13, ou avoir recours à des disques perforés d'une autre façon, mais présentant de préférence des surfaces supérieure et inférieure lisses.
Le disque supérieur 1 Åau rotor est dé- pourvu de trous afin qu'il se comporte comme un distributeur centrifuge envers la matière et l'air qui pénètrent dans l'enveloppe du rotor à travers l'ouverture d'admission axiale 12a de sa paroi supérieure. Le disque A possède un diamètre un peu plus petit que celui du disque B qui se trouve directement andessous de lui. Les disques intermédiaires B (fig. 3), qui sont disposes à un certain écartement l'un de l'autre entre le disque supérieur
A et l'extrémité supérieure du tube d'appel d'air 15, sont perforées, comme représenté à la fig. 3.
Une seconde série de disques perforés et espacés C (fig. 4), au nombre de trois dans l'exemple représenté, entourent la portion suprieure du tube d'appel d'air 15, à laquelle ils sont fixés rigidement, ces disques ayant le même diamètre extérieur que les disques intermédiaires B, comme représenté. Si on le désire, on peut munir ces disques de trous circulaires ayant le même diamètre que ceux des disques B.
Les disques D, les plus bas du rotor sont fixés à la portion intermédiaire du tube d'appel d'air 15 qu'ils entourent, ces disques étant non perforés afin qu'ils fassent obstacle au passage de particules à travers eux, vers le haut ou vers le bas.
L'extrémité inférieure de 1'enveloppe 11 du rotor est convenablement supportée par un piédestal 18 qui se comporte aussi à la façon d'un socle pour un moteur électrique DI lequel, a son arbre d'induit coaxial à l'arbre à rotor 16. Un ventilateur puissant, comprenant une enveloppe 19 et un rotor 20, est monté sur le piédestal 18, le rotor 20 étant fixé à un prolongement de l'arbre d'induit du moteur et étant disposé suivant le même axe que l'extrémité inférieure de l'arbre 16, auquel il est relié par un accouplement 21.
Entre l'extrémité inférieure du tube d'appel d'air 15 et la portion centrale supérieure ou d'admission de l'enveloppe du ventilateur est disposée une chambre cylindrique de faible hauteur 22 qui est coaxiale avec le rotor du séparateur et avec le tube d'appel 15 et qui comporte au milieu de sa hauteur un palier 23 supporté par un croisillon et servant à supporter de façon rotative la portion inférieure de l'arbre à rotor du séparateur. La chambre 22 est fermée à son sommet autour du tube d'appel 15 qui est animé d'une rotation rapide, l'étanchéité du joint étant assurée par. une rondelle 24 de feutre comprimé, serrée de façon réglable sur la paroi supérieure 22a percée d'une ouverture centrale.
Une seconde rondelle d'obturation en fentre 25 est fixée par serrage sur la plaque de base 26 de l'enveloppe du séparateur, la compression de cette rondelle, comme dans le cas de la rondelle 24, ayant pour effet d'assurer l'étanchéité de la portion médiane du tube d'appel rotatif 15 du fait que la périphérie intérieure de la rondelle s'applique contre le tube.
L'extrémité inférieure du tube d'appel 15 se termine à quelque distance au-dessous du sommet 22a de la chambre 22. L'extrémité inférieure de la chambre 22 communique, par un joint qui l'isole de l'extérieur, avec l'ou- verture d'admission centrale de la plaque suprieure de 1'enveloppe 19 du ventilateur.
Pour seconder le guidage centrifuge du mouvement descendant des particules les plus lourdes au cours de l'opération de sépa- ration centrifuge et apporter un obstacle supplémentaire au mouvement ascendant des particules les plus légères dans le tourbillon entourant le rotor, il est prévu un élément de guidage hélicoïdal 27 qui, dans la construction représentée, affecte la forme d'un fil mé tallique de section circulaire, enroulé hélicon- dalement au contact de la surface cylindrique intérieure de 1'enveloppe 11 et fixé à cette surface, comme représenté clairement à la fig. 1.
A la base de l'enveloppe 11, celle-ci est pourvue d'un conduit tangentiel llp servant à la décharge des particules séparées. Ce conduit communique avec un élargissement 28a constitué dans l'extrémité supérieure d'un tuyau de décharge 28 qui communique avee l'extrémité supérieure d'un réceptacle 29 destin6 à recevoir les particules séparées.
L'air ayant été débarrassé sensiblement de toutes les particules qu'il contenait est éva- eué tangentiellement par l'intermédiaire de 1 enveloppe 19 du ventilateur, puis passe par un conduit de décharge 19a auquel est relié un tuyau 31. Un obturateur réglable 30 permettant de régler convenablement le débit de l'air est intercalé dans le tuyau 19a et sert a. régler l'installation eu vue d'établir le
courant d'air désiré.
En service, le rotor du séparateur et le
ventilateur sont entraînés à une vitesse rela
tivement élevée qui dépend de l'usage parti
culier envisagé, le nombre de tours par minote du rotor étant d'ordinaire de l'ordre de 1800 à 5000. Le courant d'air est produit par le ventilateur qui aspire l'air chargé d'impuretés et de particules, de telle manière que le courant d'air admis par le tuyau d'admission 14 pénètre de haut en bas dans la portion supérieure et centrale de 1'enveloppe 11. On règle l'obturateur variable 30 pour le débit
désiré.
L'air chargé de poussières ou autres particules qui pénètre dans la portion supérieure de 1'enveloppe 11 heurte le disque plein n supérieur t, qui l'oblige à se mouvoir ra dialement vers l'extérieur, après quoi les particules les plus lourdes sont lancées par une action centrifuge dans le tourbillon rapide résultant de la rotation à grande vitesse du rotor. L'air suit un pareours dirigé de façon générale vers le bas et vers l'intérieur, tandis que les particules se déplacent radialement vers l'extérieur sous l'action de la force cen- trifuge.
Ce parcours affecte au moins en partie la forme d'une spirale dont le diamètre dé- croit jusqu'au diamètre relativement petit du tube d'air, de sorte qu'à mesure que le tourbillon d'air encore chargé des particules les plus fines se rapproche du tube d'air, la vitesse angulaire du courant augmente, en soumettant ainsi les particules restantes à une force centrifuge eroissante, tandis que l'air débarrassé des poussières est évacué par le tube d'air. Le tourbillon d'air descendant ainsi créé est sensiblement exempt de remous préjudiciables, étant donné qu'aucun des disques du présent rotor ne comporte de palettes, bras ou ailettes.
Bien entendu, la portion axiale de l'enveloppe 11 du rotor est maintenue sous une pression relativement basse, inférieure à la pression du tourbillon qui s'établit entre le pourtour du rotor et la surface intérieure de l'enveloppe. Par conséquent, les disques perforés B et C'sont cons tamment traversés par un courant d'air descendant qui entraîne dans son mouvement les particules les plus fines et les plus légères qui peuvent traverser les ouvertures des disques, et ces particules sont successivement projetées par une action centrifuge par les disques à surface lisse dans le tourbillon constitué au contact de la surface intérieure de 1'enveloppe cylindrique.
Deux des disques perforés intermédiaires 13 sont munis de plaques de recouvrement non perforées 32 qui obturent les trous centraux de ees disques et empêchent ainsi les petites particules de descendre directement le long du pourtour du moyeu du rotor.
On notera que le tube d'appel d'air 15 est ouvert à son extrémité supérieure et que ce tube est, en outre, pourvu dans sa portion suprieure de plusieurs séries de trous radiaux 1 3d relativement grands, tous disposésv au-dessus de la série de disques pleins D prévus au voi sinage du fond de l'enveloppe 11. La vitesse angulaire de 1'air et des particules qu'il entraîne est toujours sensiblement la même que celle des disques perforés si l'air traverse ces disques, de telle sorte qu'on obtient une force de rotation positive qui effectue le nettoyage de l'air avec le minimum de glissement et de remous.
Une indication du pouvoir séparateur du séparateur centrifuge peut être tirée de la relation suivante :
EMI5.1
qui donne la valeur de la force centrifugée appliquée aux particules entraînées dans le tourbillon de gaz. Dans cette équation :
F = Force, en grammes,
W = Poids des particules, en grammes,
H = Rayon du cercle de rotation, en cen timètres,
r = Vitesse linéaire, en centimètres par
seconde,
m = Vitesse angulaire, en tours par se conde,
g = Accélération de la pesanteur
(e-m/sec. 2),
K = Coefficient (cm-I. sec. 2).
Il ressort de ce qui précède que le pouvoir séparateur sera d'autant plus élevé que le nombre de tours et le diamètre du cerele de rotation seront plus grands. Il est, en outre, évident qu'il est plus efficace d'aug- menter la vitesse que le diamètre, étant donné que la force centrifuge varie avec le carré du nombre de tours, tandis qu'elle ne varie que directement avec le diamètre du cercle de rotation.
Après que l'air a traversé un certain nombre de disques perforés, il pénètre dans le tube de décharge central par l'extrémité suprieure ouverte de ce tube, ainsi que par les trous 15d. L'air purifié descend dans le tube 15 hors du séparateur, passe ensuite à travers le ventilateur et s'échappe de celui-ci par le conduit de décharge 19a. Toutes les particules sont finalement projetées vers l'extérieur par la force centrifuge, contre la paroi de 1'enveloppe 11 ou contre le tourbillon des eendant établi à proximité de ladite paroi et sont alors transportées de haut en bas jusqu'à la base du séparateur en raison de l'action de coopération de la pesanteur et de l'effet de guidage du fil hélicoïdal 27.
Les disques rotatifs non perforés D qui sont prévus à l'ex- trémité inférieure du rotor empêchent la remise en circulation des particules et agissent de facon à projeter toutes les particules dans l'orifice de décharge 11p prévu au fond de 1'enveloppe 11.
Avec la présente construction de séparateur centrifuge, l'efficacité de la séparation reste pratiquement constante sous des débits d'air variables entre les limites d'une très large échelle et jusqu'à la puissance maxi- mum du ventilateur. Une autre caractéristique nettement établie de la présente construction est que, par un débit donné, la chute de pression qui se produit dans le séparateur, entre l'orifice d'admission et l'orifice d'échap- pement reste constante même si les quantités et genres des particules à séparer de l'air sont très variables.
Les perforations établies à travers les disques perforés du rotor ne sont pas destinées à se comporter et ne se comportent d'ailleurs pas comme des éléments filtrants. Ils ne ris- quent pas d'être obstrués, puisque toute ten- dance à une accumulation de petites particules dans les passages à travers les disques provoque un accroissement de la vitesse de !'air jusqu'à ce que le courant d'air ait atteint une vitesse d'une valeur suffisamment élevée pour entraîner l'amas de particules. Ona, constate que le diamètre des ouvertures des disques ou la largeur des fentes prévues dans les disques du type représenté aux fig. 11 et 12 ne doivent pas dépasser 2, 5 fois l'épaisseur des disques.
La vitesse de séparation est maximum pour h raison qu'il ne se produit pas de remous comme il s'en produit ordinairement dans la plupart des séparateurs centrifuges classiques du fait de l'utilisation de palettes, ailettes ou bras dans le rotor. Les disques à surface lisse disposés en plusieurs séries espacées communiquent à l'air une vitesse angulaire qui est sensiblement égale au nombre de tours du rotor par minute, tout en réduisant au minimum l'effet de choc des particules contre l'intérieur de 1'enveloppe ou du heurt des particules entre elles, qu'on observe dans les séparateurs où interviennent des remous.
Dans la forme de réalisation représentée à Ia fig. 8, qui est également destinée à purifier de 1'air, le courant d'air s'effectue de bas en haut à travers le séparateur centrifuge, et l'air débarrassé des particules s'échappe tan gentiellement du ventilateur 34 par le conduit de décharge 35. L'air chargé de particules ou de poussières pénètre dans la portion supérieure de 1'enveloppe 36 d'un dépoussiéreur du type cyclone classique par un con duit à air 37 qui y débouche tangentiellement, et les particules les plus lourdes contenues dans l'air admis au tourbillon rapide ou cy- clone produitausommet del'enveloppe36.
sont recueillies par voie centrifuge et tombent par gravité dans l'extrémité conique inférieure du séparateur, dont elles peuvent être retirées par un distributeur rotatif ordinaire formant sas à air 38. Le sommet de 1'enveloppe 36 communique librement avec la portion centrale inférieure de 1'enveloppe cylindrique 39 du rotor du séparateur.
Un rotor à séries de disques dont la construction générale est semblable à celle du rotor de la première forme d'exécution décrite, mais disposée à l'inverse de ce dernier, est monté de façon à pouvoir tourner à l'intérieur d'une enveloppe eylin- drique 39, et son disque le plus bas, 21, est dépourvu de trous, afin qu'il se comporte à la façon d'un organe distributeur pour l'air admis chargé de particules, alors que les disques suivants, B, fixés à l'arbre 40 du rotor et entourant cet arbre, sont perforés comme l'étaient les disques B de la construction préeédemment décrite.
Le rotor comporte une douille 41 d'appel d'air, d'un diamètre rela tivement grand, qui est fixée à l'arbre 40 par des croisillons 41a et dont les extrémités sont ouvertes pour communiquer avec l'intérieur de 1'enveloppe 34 du ventilateur. Trois disques perforés C entourent la douille d'appel d air 41 à laquelle ils sont fixés rigidement, ces disques étant écartés l'un de l'autre d'une distance moindre que les disques B.
Au-dessus des disques perforés C, il est prévu trois disques pleins qui entourenta douille 41 à laquelle ils sont fixés rigidement.
Les particules plus fines sont retirées tangentiellement de la portion inférieure de l'enve- loppe 39 sous l'aetion de la force centrifuge et de la pesanteur, et elles passent dans un conduit tangentiel 42 qui communique avec une trémie en forme d'entonnoir 43, pourvue d'un distributeur rotatif formant sas à air.
L'air est aspiré de bas en haut à travers le séparateur par le ventilateur 34, ce qui provoque un mouvement ascendant de l'air et des particules relativement petites qu'il entraîne à partir du dépoussiéreur cyclone 36, de telle sorte que ce courant vient d'abord frapper le disque distributeur plein l, pour être ensuite aspiré vers l'intérieur avec les particules les plus fines entraînées, la force centrifuge et le passage de l'air à travers les tious des disques B et C ayant pour effet de communiquer à cet air une vitesse angulaire sensiblement égale à celle du rotor.
Les par ticules relativement fines sont rapidement projetées vers la paroi de 1'enveloppe par les surfaces lisses des disques perforés et finalement s'accumulent dans le tourbillon rapide établi à la périphérie du rotor, puis tombent sous l'action de la pesanteur dans la partie inférieure de l'enveloppe 39, pour être finalement déchargées par le conduit tangentiel 42.
Le triage et la séparation de deux grosseurs de particules sont ainsi réalisés.
Dans la forme de réalisation représentée à la fig. 10, également destinée à purifier l'air, le courant d'air est ascendant, comme dans la construction décrite en dernier lieu, ce courant étant établi par un ventilateur 50 à grande vitesse dont la portion axiale est reliée par un tuyau 51 à une chambre formant chapeau 52 qui surmonte la paroi supérieure 53d ! de l'enveloppe cylindrique 53 du séparateur.
Le rotor de cette construction est monté sur un arbre vertical 54 dont les extrémités suprieure et inférieure tourillonnent dans des paliers convenables et dont l'extrémité infé- rieure est accouplée par un accouplement flexi- ble 55 avec un prolongement de l'arbre d'induit 56 d'un moteur électrique JI monté dans ] a portion inférieure d'une charpente de support verticale 57. Bien entendu, le ventilateur 50 est actionné par un moteur séparé.
Le rotor comprend une douille 58 qui s'étend sur presque toute la hauteur de l'enveloppe 53 et est fermée à son extrémité inférieure, mais ouverte à son extrémité supérieure, ladite douille étant fixée à l'arbre 54 du rotor par un collier 54a, à l'extrémité inférieure, et par un croisillon 58a à l'extrémité supérieure disposée au-dessus de l'extrémité inférieure de la chambre 52. La portion supérieure de la douille 58 constitue un tube d'appel d'air et est percée d'un grand nombre d'orifices radiaux 58b qui permettent à l'air de pénétrer dans la portion supérieure du tube à partir d'une zone située à l'intérieur de la partie supérieure de l'enveloppe 53.
Dans cette forme de réalisation de l'invention, au lieu d'une série de disques perforés et de disques pleins prévus aux extrémités, il est prévu un élément hélicoïdal 59 d'une seule pièce qui entoure la douille 58 ; a. laquelle il est fixe rigidement le long de son bord héli- cotidal intérieur. Le bord périphérique de l'élément séparateur 59 est concentriqueà l'arbre 54 et à la surface intérieure de l'enveloppe 53, dont il est espacé d'une faible distance. Un disque plein 60, fixé à la portion supérieure de la douille 58 au-dessus de l'élément séparateur hélicoïdal 59, entoure cette portion.
Les particules séparées de l'air reçoivent un mouvement vers le bas sous l'influence de la force centrifuge, de la pesanteur et de l'ac- tion d'entrainement du rotor ; elles se déplacent au contact de la surface intérieure de l'enveloppe 53 et s'échappent de celle-ei par un passage tangentiel 53d qui communique avee un conduit incliné 61 dont l'extrémité inférieure communique, d'autre part, avec un distributeur rotatif formant sas à air 62 qui transfère la matière à un réceptacle collecteur 63.
Cette forme d'exécution fonctionne de fa çon générale de la même manière que les appareils précédemment décrits. Le rotor est entraîné dans le sens voulu pour favoriser le e mouvement de la matière solide vers le bas, plutôt que vers le haut. L'air chargé de pous- sières ou d'autres particules pénètre par un conduit 64 débouchant tangentiellement dans un chapeau inférieur 65 dont la portion supérieure communique avec la plaque de base 53c de 1'enveloppe 53 du séparateur. Cet air et les particules qu'il entraîne viennent d'abord frapper l'extrémité inférieure non perforée de la douille 58 et sont distribués vers l'extérieur par le rotor animé d'une rotation rapide.
L'air se meut alors de bas en haut à travers les convolutions de l'élément séparateur hé licoïdal perforé 59 qui, en raison du passage de l'air à travers lesdites convolutions, lui communique à l'intérieur de l'enveloppe 53 un mouvement dont la vitesse angulaire est sensiblement égale à celle du rotor. Les particules sont projetées vers l'extérieur par la force centrifuge secondée par la surface lisse des convolutions de l'élément hélicoïdal, tan dis que l'air continue à passer vers l'intérieur et vers le haut à travers les trous desdites convolutions.
Finalement, l'air aspiré à travers les orifices relativement larges 58b pénè- tre dans la douille 58, s'échappe finalement par l'intermédiaire de la chambre supérieure 52 et du tuyau 51 et arrive dans le ventilateur 50 qui l'évacué tangentiellement.
On a représenté sehématiquement à la fi. 9 une installation pour trier les particules de grosseurs différentes d'une matière granu- leuse. Trois gammes de grosseurs sont succes- sivement séparées du courant d'air à laquelle lo. matière est d'abord mélangée. Puis l'air sensiblement débarrassé de toutes les particules est évacué en vue de sa réutilisation ou, si on le désire, de sa remise en circulation.
Trois séparateurs centrifuges, constituant chacun une forme d'exécution de l'objet de l'invention, désignés par X, Y et Z,. sont reliés en série et de l'air est aspiré à travers la série, par un ventilateur puissant à grande vitesse 70, qui est relié au conduit d'échappement d'air 71 du dernier séparateur de la série.
Les trois séparateurs comprennent, à l'ins- tar des deux premières formes d'exécution dé- erites, des disques. Ces derniers sont tous perforés, à l'exception des deux disques supérieurs et du disque-chicane inférieur du dernier séparateur Z, ces trois disques étant pochés en noir à la fig. 9.
Chacun des séparateurs Y et Y est pourvu de son propre moteur JI, associé avec un ré gulateur de vitesse RV, le moteur étant accou plé par une courroie de transmission avee l'ar- bre à rotor du séparateur. Une trémis H destinée à contenir une matière granulaire communique par sa petite extrémité avec le conduit d'alimentation d'air 72. Un robinet-vanne V réglable est disposé à l'extérieur de la communication entre la trémie H et le conduit 79.
Le courant d'air passant dans le conduit 72 provoque l'entraînement d'un courant relativement régulier de la matière solide particulaire que contient la trémie H, l'air et les partieules ainsi entraînés pénétrant dans la portion supérieure du premier séparateur eentrifuge X.
Comme représenté, le rotor du sépa- rateur, Y est composé entièrement de disques perforés, les particules les plus lourdes et les plus grosses étant projetées vers l'extérieur par la force centrifuge et tombant sous 1'au- tion de la pesanteur dans la portion infe- rieure de l'enveloppe, pour être ensuite déchargées hors de cette enveloppe par un conduit tangentiel qui communique avec un conduit désigné par DCP (décharge de grosses particules), lequel communique lui-même avee un distributeur d'air rotatif formant sas à air 73.
L'air et'les particules restantes qu'il entraîne sont aspirés axialement à partir de 1 extrémité inférieure de l'enveloppe du sépa- rateur Y et s'élèvent de eelle-ei jusqu'à l'ex- trémité inférieure de J'enveloppe du second séparateur d'air Y. Celui-ei comporte un rotor qui n'est également composé que d'une seule série de disques perforés. Le courant d'air traversant le séparateur Y est un courant ascendant et, comme représenté, une tige de guidage hélicoïdale est fixée sur la surface périphérique intérieure de l'enveloppe de ce séparateur pour favoriser la deseente des particules les plus grosses.
Les particules rejetées par la force centrifuge dans le tourbillon entourant le rotor sont recueillies par un conduit qui communique tangentiellement avec la partie inférieure de l'enveloppe du sé- parateur Y, et ces particules se meuvent de haut en bas, comme indiqué à la fig. 9 dans le conduit désigné par D P. 1I (déeharge de particules moyennes), d'où elles passent par l'intermédiaire d'un distributeur rotatif formant sas à air 74 dans un récipient collecteur 75.
L'air et les particules fines qu'il entraîne sont retirés de l'extrémité supérieure du sépa- rateur centrifuge Y et, comme représenté, pénètrent dans l'extrémité inférieure du troisième séparateur centrifuge Z. Ce séparateur, analogue à celui de la fig. 8, comprend à son extrémité inférieure un disque non perforé contre lequel vient d'abord frapper l'air admis et qui se comporte comme un distributeur centrifuge. Les disques restants, à 1'exception des deux disques les plus hauts fixés à la douille d'appel d'air, sont perfores, c'est à-dire pourvus de trous ou fentes semblables à ceux précédemment décrits.
Le courant d'air s'effectue de bas en haut à l'intérieur du sé parateur Z, les particules fines rejetées vers l'extérieur sous l'action de la force centrifuge par les divers disques étant recueillies par un conduit désigné par DPF (décharge des particules fines), d'où elles passent, comme dans le cas des autres séparateurs, dans un récep- tacle collecteur. L'air sensiblement débarrassé de toutes les particules passe à travers des orifices de la douille d'appel d'air 78 et est alors retiré du séparateur Z et de l'installation de triage entière par un conduit 71 qui communique avec l'admission du ventilateur 70.
Par un réglage convenable du courant d air admis et des vitesses de rotation des appareils et Y, on peut obtenir à l'aide de l'installation qui vient d'être décrite un triage des particules en trois gammes de grosseurs, par une opération continue.
Centrifugal separator.
The present invention relates to a centrifugal separator for separating particles transported by a gas therefrom.
In the last fifty years, considerable progress has been made in the collection and disposal of dust contained in air and other gases, through the use of cyclone-type dust collectors, centrifugal separators and various filtration apparatus. Devices using filter elements become clogged after prolonged service and require cleaning or element replacement at frequent intervals, in addition to the separation efficiency and capacity being relatively low.
Cyclone type dust separators remove relatively large particles from the air containing them, but have not always performed well with very fine particles. Known centrifugal separators generally produce eddies outside the main separator vortex, which decreases the efficiency of the separation, in addition to causing a reduction in particle size through friction and impact of the particles. one against the other.
Centrifugal separators generally use, to effect the separation, fins, pallets or arms; these lend themselves in some cases advantageously to particle size reduction or spraying operations, but not to efficient and rapid separation of fine particles carried by air or other gas.
The object of the invention is a centrifugal separator which makes it possible to separate and remove in a very efficient and rapid manner from a gaseous medium almost all of the fine particles contained in this medium, while avoiding harmful eddies. , by a process based on the principle of centrifugal separation.
This separator is the seat of a tourbillon, the angular speed of which is produced without making use of paddles or fins.
The separator according to the invention can be made such that the pressure drop inside the separator remains substantially constant, although the amount, type and size of the particles of the material being separated vary considerably. .
In one embodiment of the object of the invention, a rotor is mounted concentrically in a cylindrical casing and carries a series of discs pierced with a large number of holes through which air is sucked in or discharged by. a fan or a compressor communicating with or placed on the discharge tube of the separator or, alternatively, with the inlet of the separator.
Thus, air, for example, loaded with fine particles of solid or semisolid material is brought to substantially the same positive angular velocity as the rotor, without the use of fins, vanes or the like, which greatly decreases backwash and therefore avoids particle size reduction, as well as the resulting decrease in the speed and efficiency of separation.
The latter device is particularly suitable for the separation of dust carried by the air and for its collection when it is incorporated in an installation comprising several similar devices, it is also efficient and economical with a view to sorting and separating particles. of various sizes desired from a source of material or a gaseous vehicle such as air.
In the attached drawing:
Fig. 1 is an axial vertical section of a first embodiment, given by way of example, of the centrifugal separator according to the invention, in which air containing fine particles is sucked from top to bottom through the upper end of the apparatus and in which the solid particles, or other, conveyed are withdrawn tangentially from the lower portion of the rotor casing.
Figs. 2, 3 and 4 are detail plan views of three different types of discs of the rotor of FIG. 1.
Fig. 5 is a cross section taken on line 5-5 of FIG. 1.
Fig. 6 is a plan view, partially cut away, of the apparatus of FIG. 1.
Fig. 7 is a side elevational view of the rotor assembly, removed from its casing.
Fig. 8 is a view similar to FIG. 1 of a second embodiment of the apparatus, given by way of example, in which air containing particles of a solid or semi-solid material enters at the lower end of the apparatus. the rotor casing and moves in an upward current through the apparatus to escape, purified, under the effect of a partial vacuum occurring at the top of the apparatus.
Fig. 9 is a schematic view of an installation comprising three centrifugal separators which constitute an embodiment of the object of the invention, intended to sort the particles of a granular material containing particles of different sizes in three ranges of sizes by mixing this material in a stream of air and passing this mixture soothingly through the three separators.
Fig. 10 is a view, similar to FIGS. 1 and 8, of a third embodiment of the invention, given by way of example, in which use is made of a rotor provided with a perforated propeller instead of the series of perforated discs of the previous ones shapes represented.
Figs. 11 to 13 are partial plan views showing other perforated discs.
The separator shown in Figs. 1 to 7 is for air purification. It comprises a cylindrical shell 11, arranged vertically and having a smooth inner cylindrical surface and a top plate 12 which is solid, except for a central and axial inlet opening 12a.
To this plate 12 of the casing 11 is fixed in a sealed manner a casing in the form of a cover 13 into which an air intake duct 14 opens out tangentially. The casing 11 is closed at its lower end by a bottom 11a constituted by a plate which is pierced in its center to receive, adjusted with gentle friction, an air intake tube 15 fixed to the rotor, of which it. is part, this tube comprising at its ends crosses 15a and 15b fixed to the lower portion of a vertical shaft 16 on which the rotor is fixed.
The shaft 16 carrying the rotor journals in suitable bearings provided at its upper and lower ends, its upper end being provided, as shown, with a suitable thrust bearing 16a which is mounted in the upper wall of the housing 13 and provided with means suitable for ensuring an airtight seal between a flange and a compressed dust plate: lrle 16b, bolted to the upper plate 13s of the housing 13.
A series of flat, smooth-sided discs are fixed at a certain spacing from one another on the rotor shaft 16, all of these discs being mounted inside the casing 11 and playing a very important role. important in the operation of the device. As shown, the discs located in the upper portion of the casing 11 are spaced from each other by threaded collars 17, screwed onto the shaft 16 which is threaded. The wing 15a which fixes the upper end of the air intake tube 15 is provided, as shown, with a locking screw 15c which fixes it to the rotor shaft 16.
Each of the successive collars 17 located above this spider can be screwed against the disc placed immediately below it, the spider 15a constituting an anchoring base.
Most disks, ie all those between the highest disk and. one of the lower disks D placed below the top of the take-off tube 15 are pierced with closely spaced and affecting openings, as shown in FIGS. 3 and 4, the form of rings of circular holes, the diameter of which is preferably between 0.793 and 7.53 mm, depending on the use for which the apparatus is intended.
It goes without saying that one could provide discs having instead of circular holes, oblong openings or narrow slits arranged either radially or circumferentially and concentrically to the discs, as can be seen in FIGS. 11, 12 and 13, or use discs perforated in another way, but preferably having smooth upper and lower surfaces.
The upper disc 1 Å to the rotor is devoid of holes so that it behaves like a centrifugal distributor towards the material and the air which enter the casing of the rotor through the axial inlet opening 12a of its wall. superior. Disk A has a slightly smaller diameter than that of disk B which is directly below it. The intermediate discs B (fig. 3), which are arranged at a certain distance from each other between the upper disc
A and the upper end of the air intake tube 15 are perforated, as shown in FIG. 3.
A second series of perforated and spaced discs C (fig. 4), three in number in the example shown, surround the upper portion of the air intake tube 15, to which they are rigidly attached, these discs having the same outside diameter as the intermediate discs B, as shown. If desired, these discs can be provided with circular holes having the same diameter as those of the B discs.
The lowermost discs D of the rotor are fixed to the intermediate portion of the air intake tube 15 which they surround, these discs being unperforated so that they obstruct the passage of particles through them, towards the air. up or down.
The lower end of the rotor casing 11 is suitably supported by a pedestal 18 which also acts as a pedestal for an electric motor DI which has its armature shaft coaxial with the rotor shaft 16. A powerful fan, comprising a casing 19 and a rotor 20, is mounted on the pedestal 18, the rotor 20 being fixed to an extension of the armature shaft of the motor and being arranged along the same axis as the lower end. of the shaft 16, to which it is connected by a coupling 21.
Between the lower end of the air intake tube 15 and the upper central or intake portion of the fan casing is arranged a low-rise cylindrical chamber 22 which is coaxial with the rotor of the separator and with the tube. take-off 15 and which comprises in the middle of its height a bearing 23 supported by a cross member and serving to support in a rotational manner the lower portion of the rotor shaft of the separator. The chamber 22 is closed at its top around the take-off tube 15 which is driven by rapid rotation, the sealing of the seal being ensured by. a washer 24 of compressed felt, clamped in an adjustable manner on the upper wall 22a pierced with a central opening.
A second window sealing washer 25 is fixed by clamping on the base plate 26 of the casing of the separator, the compression of this washer, as in the case of the washer 24, having the effect of ensuring the seal. of the middle portion of the rotary take-off tube 15 because the inner periphery of the washer rests against the tube.
The lower end of the take-off tube 15 terminates some distance below the top 22a of the chamber 22. The lower end of the chamber 22 communicates, by a seal which isolates it from the outside, with the The central inlet opening of the top plate of the fan casing 19.
To assist the centrifugal guidance of the downward movement of the heaviest particles during the centrifugal separation operation and to provide an additional obstacle to the upward movement of the lightest particles in the vortex surrounding the rotor, an element of helical guide 27 which, in the construction shown, takes the form of a metal wire of circular cross-section, helically wound in contact with the inner cylindrical surface of the casing 11 and fixed to this surface, as clearly shown in Fig. fig. 1.
At the base of the envelope 11, the latter is provided with a tangential duct llp serving for the discharge of the separated particles. This duct communicates with an enlargement 28a formed in the upper end of a discharge pipe 28 which communicates with the upper end of a receptacle 29 intended to receive the separated particles.
The air which has been freed substantially of all the particles which it contained is evacuated tangentially by means of the envelope 19 of the ventilator, then passes through a discharge duct 19a to which a pipe 31 is connected. An adjustable shutter 30. allowing to properly adjust the air flow is interposed in the pipe 19a and serves a. adjust the installation in order to establish the
desired draft.
In service, the separator rotor and the
fan are driven at a speed rela
very high which depends on the intended use
The number of revolutions per kernel of the rotor is usually of the order of 1800 to 5000. The air current is produced by the fan which sucks in the air laden with impurities and particles, in such a way that the flow of air admitted by the inlet pipe 14 enters from top to bottom into the upper and central portion of the casing 11. The variable shutter 30 is adjusted for the flow rate
longed for.
The air laden with dust or other particles which enters the upper portion of the casing 11 strikes the upper solid disc t, which forces it to move radically outwards, after which the heavier particles are initiated by centrifugal action in the rapid vortex resulting from the high speed rotation of the rotor. The air follows a generally downward and inward direction, while the particles move radially outward under the action of the centrifugal force.
This path at least in part takes the form of a spiral, the diameter of which decreases to the relatively small diameter of the air tube, so that as the vortex of air still charged with the finest particles moves closer to the air tube, the angular speed of the current increases, thus subjecting the remaining particles to an eroding centrifugal force, while the air free of dust is discharged through the air tube. The downward vortex of air thus created is substantially free from detrimental eddies, since none of the discs of the present rotor has vanes, arms or fins.
Of course, the axial portion of the casing 11 of the rotor is maintained under a relatively low pressure, lower than the pressure of the vortex which is established between the periphery of the rotor and the interior surface of the casing. Consequently, the perforated discs B and C are constantly traversed by a downward air current which entrains in its movement the finest and lightest particles which can pass through the openings of the discs, and these particles are successively projected by centrifugal action by the smooth surface discs in the vortex formed in contact with the interior surface of the cylindrical shell.
Two of the intermediate perforated discs 13 are provided with unperforated cover plates 32 which close the central holes of these discs and thus prevent small particles from descending directly along the periphery of the rotor hub.
It will be noted that the air intake tube 15 is open at its upper end and that this tube is, moreover, provided in its upper portion with several series of relatively large radial holes 1 3d, all arranged above the series of solid discs D provided in the vicinity of the bottom of the casing 11. The angular speed of the air and the particles which it entrains is always substantially the same as that of the perforated discs if the air passes through these discs. such that a positive rotational force is obtained which cleans the air with minimum slippage and swirl.
An indication of the separating power of the centrifugal separator can be taken from the following relation:
EMI5.1
which gives the value of the centrifuged force applied to the particles entrained in the gas vortex. In this equation:
F = Force, in grams,
W = Particle weight, in grams,
H = Radius of the circle of rotation, in centimeters,
r = Linear velocity, in centimeters per
second,
m = Angular velocity, in revolutions per second,
g = Acceleration of gravity
(e-m / sec. 2),
K = Coefficient (cm-I. Sec. 2).
It emerges from the foregoing that the separating power will be all the greater as the number of turns and the diameter of the rotation ring will be greater. It is, moreover, evident that it is more efficient to increase the speed than the diameter, since the centrifugal force varies with the square of the number of revolutions, while it varies only directly with the diameter. of the rotation circle.
After air has passed through a number of perforated discs, it enters the central discharge tube through the open top end of this tube, as well as through holes 15d. The purified air descends in the tube 15 out of the separator, then passes through the fan and escapes therefrom through the discharge duct 19a. All the particles are finally thrown outwards by centrifugal force, against the wall of the casing 11 or against the vortex of the eendant established near said wall and are then transported up and down to the base of the separator. due to the cooperative action of gravity and the guiding effect of the helical wire 27.
The non-perforated rotating discs D which are provided at the lower end of the rotor prevent recirculation of the particles and act to throw all the particles into the discharge port 11p provided at the bottom of the casing 11.
With the present centrifugal separator construction, the separation efficiency remains nearly constant under varying airflows within the limits of a very large scale and up to the maximum fan power. Another clearly established feature of the present construction is that, for a given flow rate, the pressure drop which occurs in the separator, between the inlet port and the outlet port remains constant even though the quantities and kinds of particles to be separated from air are very variable.
The perforations established through the perforated discs of the rotor are not intended to behave and, moreover, do not behave like filter elements. They are not likely to be clogged, since any tendency for a build-up of small particles in the passages through the discs will cause the air velocity to increase until the current of the air has passed. reaches a speed of a sufficiently high value to entrain the cluster of particles. It can be seen that the diameter of the openings of the discs or the width of the slots provided in the discs of the type shown in FIGS. 11 and 12 should not exceed 2.5 times the thickness of the discs.
The separation rate is maximum because there is no backwash as ordinarily occurs in most conventional centrifugal separators due to the use of paddles, fins or arms in the rotor. The smooth-surface discs arranged in several spaced series impart an angular velocity to the air which is substantially equal to the number of rotations of the rotor per minute, while minimizing the impact of the particles against the interior of the air. envelope or collision of particles with each other, observed in separators where eddies occur.
In the embodiment shown in Ia fig. 8, which is also intended for purifying air, the air flow is from the bottom upwards through the centrifugal separator, and the air freed from particles generally escapes from the fan 34 through the exhaust duct. discharge 35. The air laden with particles or dust enters the upper portion of the casing 36 of a dust collector of the conventional cyclone type through an air duct 37 which emerges there tangentially, and the heaviest particles contained in it. the air admitted to the rapid vortex or cyclone produces at the top of the envelope 36.
are collected centrifugally and fall by gravity into the lower conical end of the separator, from which they can be removed by an ordinary rotary distributor forming an air lock 38. The top of the casing 36 communicates freely with the lower central portion of the separator. 'cylindrical casing 39 of the separator rotor.
A rotor with series of discs, the general construction of which is similar to that of the rotor of the first embodiment described, but arranged opposite to the latter, is mounted so as to be able to rotate inside a casing eylindrique 39, and its lowest disc, 21, is devoid of holes, so that it behaves like a distributor member for the inlet air charged with particles, while the following discs, B, attached to the rotor shaft 40 and surrounding this shaft, are perforated as were the disks B of the previously described construction.
The rotor has an air intake bush 41, of relatively large diameter, which is fixed to the shaft 40 by crosses 41a and the ends of which are open to communicate with the interior of the casing 34. of the fan. Three perforated discs C surround the air intake bush 41 to which they are rigidly attached, these discs being spaced apart a smaller distance than the discs B.
Above the perforated discs C, there are provided three solid discs which surround the bush 41 to which they are rigidly fixed.
The finer particles are tangentially withdrawn from the lower portion of the casing 39 under the action of centrifugal force and gravity, and they pass through a tangential duct 42 which communicates with a funnel-shaped hopper 43. , provided with a rotary distributor forming an air lock.
The air is drawn from the bottom up through the separator by the fan 34, causing an upward movement of the air and the relatively small particles that it entrains from the cyclone collector 36, so that this stream first strikes the full distributor disc l, to be then sucked inwards with the finest particles entrained, the centrifugal force and the passage of air through the tious of the discs B and C having the effect of impart to this air an angular speed substantially equal to that of the rotor.
The relatively fine particles are rapidly thrown towards the casing wall by the smooth surfaces of the perforated discs and eventually accumulate in the rapid vortex established at the periphery of the rotor, then fall under the action of gravity in the part. bottom of the casing 39, to be finally discharged through the tangential duct 42.
The sorting and separation of two particle sizes is thus achieved.
In the embodiment shown in FIG. 10, also intended to purify the air, the air current is ascending, as in the construction described last, this current being established by a fan 50 at high speed, the axial portion of which is connected by a pipe 51 to a hat chamber 52 which surmounts the upper wall 53d! of the cylindrical casing 53 of the separator.
The rotor of this construction is mounted on a vertical shaft 54, the upper and lower ends of which journal in suitable bearings and the lower end of which is coupled by a flexible coupling 55 with an extension of the armature shaft. 56 of an electric motor JI mounted in the lower portion of a vertical support frame 57. Of course, the fan 50 is driven by a separate motor.
The rotor comprises a sleeve 58 which extends over almost the entire height of the casing 53 and is closed at its lower end, but open at its upper end, said sleeve being fixed to the shaft 54 of the rotor by a collar 54a. , at the lower end, and by a cross 58a at the upper end disposed above the lower end of the chamber 52. The upper portion of the sleeve 58 constitutes an air intake tube and is pierced a large number of radial orifices 58b which allow air to enter the upper portion of the tube from an area located inside the upper portion of the casing 53.
In this embodiment of the invention, instead of a series of perforated discs and solid discs provided at the ends, there is provided a one-piece helical element 59 which surrounds the sleeve 58; at. which it is rigidly fixed along its inner heli- cotidal edge. The peripheral edge of the separator element 59 is concentric with the shaft 54 and the interior surface of the casing 53, from which it is spaced a short distance. A solid disc 60, fixed to the upper portion of the sleeve 58 above the helical separator element 59, surrounds this portion.
The particles separated from the air receive a downward movement under the influence of centrifugal force, gravity and the driving action of the rotor; they move in contact with the inner surface of the casing 53 and escape therefrom via a tangential passage 53d which communicates with an inclined duct 61 whose lower end communicates, on the other hand, with a rotary distributor forming air lock 62 which transfers material to a collecting receptacle 63.
This embodiment operates generally in the same way as the devices described above. The rotor is driven in the desired direction to promote the downward movement of the solid material, rather than upward. The air laden with dust or other particles enters through a duct 64 opening tangentially into a lower cap 65, the upper portion of which communicates with the base plate 53c of the casing 53 of the separator. This air and the particles which it entrains first strike the non-perforated lower end of the sleeve 58 and are distributed outwards by the rotor which is driven by a rapid rotation.
The air then moves from bottom to top through the convolutions of the helical perforated separator element 59 which, due to the passage of air through said convolutions, communicates to it inside the envelope 53 a movement whose angular speed is substantially equal to that of the rotor. The particles are projected outwards by the centrifugal force aided by the smooth surface of the convolutions of the helical element, whereby the air continues to pass inwards and upwards through the holes of said convolutions.
Finally, the air drawn through the relatively large orifices 58b enters the socket 58, finally escapes through the upper chamber 52 and the pipe 51 and arrives in the fan 50 which evacuates it tangentially.
We have shown sehematically at fi. 9 an installation for sorting particles of different sizes from a granular material. Three size ranges are successively separated from the air stream to which lo. material is first mixed. Then the air substantially free of all particles is removed for reuse or, if desired, recirculation.
Three centrifugal separators, each constituting an embodiment of the object of the invention, designated by X, Y and Z ,. are connected in series and air is sucked through the series, by a powerful high speed fan 70, which is connected to the air exhaust duct 71 of the last separator in the series.
The three separators comprise, like the first two described embodiments, disks. These are all perforated, with the exception of the two upper discs and the lower baffle disc of the last Z separator, these three discs being poached in black in fig. 9.
Each of the Y and Y separators is provided with its own JI motor, associated with an RV speed regulator, the motor being coupled by a transmission belt with the rotor shaft of the separator. A hopper H for containing a granular material communicates at its small end with the air supply duct 72. An adjustable gate valve V is disposed outside the communication between the hopper H and the duct 79.
The current of air passing through conduit 72 causes a relatively regular flow of particulate solid material contained in hopper H to be entrained, with the air and particles thus entrained entering the upper portion of the first centrifugal separator X.
As shown, the rotor of the separator, Y is composed entirely of perforated discs, the heaviest and largest particles being thrown outwards by centrifugal force and falling under the force of gravity in the chamber. lower portion of the envelope, to then be discharged out of this envelope by a tangential duct which communicates with a duct designated by DCP (discharge of large particles), which itself communicates with a rotary air distributor forming an airlock air 73.
The air and the remaining particles which it entrains are drawn in axially from the lower end of the casing of the separator Y and rise from it to the lower end of J '. casing of the second air separator Y. This one comprises a rotor which is also composed only of a single series of perforated discs. The air flow passing through the Y separator is an updraft and, as shown, a helical guide rod is attached to the inner peripheral surface of the casing of this separator to aid the descent of larger particles.
The particles rejected by centrifugal force in the vortex surrounding the rotor are collected by a duct which communicates tangentially with the lower part of the casing of the Y separator, and these particles move up and down, as shown in fig. . 9 in the duct designated by D P. 1I (discharge of medium particles), from where they pass through a rotary distributor forming an air lock 74 into a collecting container 75.
The air and the fine particles which it entrains are withdrawn from the upper end of the centrifugal separator Y and, as shown, enter the lower end of the third centrifugal separator Z. This separator, similar to that of fig. . 8, comprises at its lower end an unperforated disc against which the inlet air first strikes and which behaves like a centrifugal distributor. The remaining discs, with the exception of the two uppermost discs attached to the air intake sleeve, are perforated, that is to say provided with holes or slots similar to those previously described.
The air flow is carried out from the bottom up inside the separator Z, the fine particles rejected to the outside under the action of centrifugal force by the various discs being collected by a duct designated by DPF ( discharge of fine particles), from where they pass, as in the case of other separators, into a collecting receptacle. The air substantially free of all particles passes through the orifices of the air intake socket 78 and is then withdrawn from the Z separator and the entire sorting installation through a duct 71 which communicates with the inlet of the fan 70.
By suitable adjustment of the intake air flow and of the rotational speeds of the devices and Y, it is possible to obtain with the aid of the installation which has just been described a sorting of the particles into three ranges of sizes, by a continuous operation .