Brevet FR2130579A1 — publié le 19721103

ni 1 2130579 La présente invention concerne des séparateurs.à tourbillon améliorés, d'un usage général pour séparer des mélanges de deux liquides non miscibles, ayant des densités légèrement différentes. En particulier, l'invention a pour objet des séparateurs 5 à tourbillon utilisés pour séparer l'huile de l'eau qui a été répandu ou renversé dans* des rivières, baies ou dans la mer. Le désir, après de meilleurs systèmes et appareils pour nettoyer les répandages d'huile d'un corps d'eau, est évident. Le déploiement rapide du système une fois qu'un répandage est dé-10 couvert est un facteur principal dans un tel système. Par conséquent, des systèmes pouvant être* transportés par hélicoptère et/ ou par des bateaux rapides, sont évidemment très souhaitables. Les améliorations des séparateurs à tourbillon utilisés pour séparer l'huile d'un jtiélange huile-eau rendent intéressant un sys-15 tème comprenant un séparateur à tourbillon pour un déploiement rapide. Un système qui pourrait être utilisé pour nettoyer des répandages utiliserait, d'abord un dispositif d'écumoir pour retirer un mélange d'huile et d'eau de la surface, puis une pompe à grand débit, ensuite uï? ou plusieurs séparateurs à tourbillon-, puis un 20 réservoir pour le stockage temporaire de l'huile récupérée comme par exemple des réservoirs dans un navire, un réservoir flexible sous l'eau, en caoutchouc ou en matière plastique etc. et finalement des ajxiages d'évacuation pour l'eau, qui rètourrie dans le corps d'eau avec une quantité d'huile grandement réduite. 25 Le séparateur à tourbillon amélioré de cette invention peut aussi être utilisé pour d'autres applications,dans lesquelles une substance semblable doit être séparée de 1'eau,comme pâr exemple pour nettoyer l'eau du lest des bateaux citerne avant le déchargement de l'eau du lest par dessus bord,pour retirer l'huile de l'eau de lava-30 ge,-lorsque d.es réservoirs de stockage d'huile sont, nettoyés,et pour retirer les impuretés, tels que les sels solubles des carburants par un procédé de lavage,dans lequel de l'eau est ajouté; au'carburant pour di-ssoudré des sels,puisi le carburant est alors séparé de l'eau •' de lavage. • • •" • • 35 Le fait que l'on peut séparer ;des.substances de densités et viscosités différentes, au moyen d'un séparateur à tourbillon, est connu par l'état de la technique. Un appareil pour ëcumer l'huile pour enlever les films d'huile de la surface de grands corps d'eau en utilisant un navire ayant des flèches pour recueillir le mélange huile-eau et un appareil pour séparer ce mélange 40 sont montrés dans le brevet US n° 3.348.690. 72 10111 2 2130579 Cependant l'état de la technique n'enseigne pas les détails du séparateur à tourbillon qui sont nécessaires poux* réaliser une séparation efficace de l'huile d'un mélange huile-eau. Le séparateur à tourbillon efficace décrit ici est couplé 5 à des capteurs de la teneur en huile, qui fournissent automatiquement un contrôle de 1'écoulement à travers le séparateur à tourbillon ,. permet un. fonctionnement beaucoup plus efficace que celui décrit par l'état de la technique. Dans un mode de réalisation de cette invention,, des pla-10 ques sont prévues à l'intérieur du séparateur à tourbillon pour améliorer son fonctionnement, et peur maintenir une séparation complète entre l'huile et l'eau. Avec les améliorations du séparateur à.tourbillon et de son équipement associé, selon l'invention, on peut.construire 15 un système de navire ou système aéronautique, permettant une manoeuvre, facile et un déploiement rapide, lorsque se produit un répand âge d'huile. L'invention prévoit un tube à tourbillon d'apport radial, d'écoulement axial, ayant un grand.rapport de la longueur au diamê 20 tre, dans, lequel un mélangée huile-eau retiré de la surface de l'eau à l'emplacement du répandage est pompé dans le tube à tourbillon à l'une de ses. extrémités,, à une très, grande vitesse de débit, de façon à imposer un puissant brassage à 1'écoulement dans le tube. Dans le mode de réalisation préféré, une, petite plaque v; À. ' . ' 25 circulaire est placée à l'intérieur d'une ouverture au centre de l'extrémité .du tube ë tourbillon opposée à celui de.l'entrée. Lors que le mélange tourbillonne axialement vers la paroi de l'extrémité opposée, la différence, des forces centrifuges due. aux différences .de. densités .entre l'huile, et l'eau, tend, à accélerer l'huile 30 moins dense, radialement vers l'intérieur, pour former une.région .d'Sme qui consiste presque entièrement d'huile. L'écoulement dans l'âme, quitte le séparateur à tourbillon à travers une ouverture, dans le centre de la paroi S l'extrémité du. séparateur à tourbillon, à laquelle le mélange fut injecté. Le courant entourant 35 l'âme,. constitué principalement d'eau, quitte à travers la. partie annulaire dans la paroi de l'extrémité en aval. L'eau retourne dans le corps d'eau duquel le mélange fut retiré.. L'huile est stockée. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, un 40 bouchon cSnique est placé dans l'ouverture çle sertie pour l'huile. BAD ORIGIKF.At. 72 10111 2130579 et la position du bouchon cfînique peut être réglée automatiquement ou manuellement en réponse à la teneur en huile dans le mélange huile-eau d'arrivée, la teneur en eau dans l'huile évacuée, la dimension de l'âme d'huile dans le séparateur à tourbillon, pour 5 varier la surface de l'ouverture de sortie d'huile et pour contrôler le courant cfhuile évacué du séparateur à tourbillon. te iris variable peut être utilisé à la place du bouchon cCnique. Plusieurs autres modes de réalisation et divers détails de fonctionnement et de construction du nouveau séparateur à 10 tourbillon de cette invention, sont représentés dans les dessins dans lesquels: La Figure 1 montre un schéma simplifié d'un système pour recueillir un mélange huile-eau d'un corps d'eau et pour' séparer l'huile de celui-ci. 15 La Figure 2A est une coupe d'un mode de réalisation préféré d'un séparateur à tourbillon de 1'invention. La Figure 2B est une coupe du séparateur à tourbillon selon laligne 2B-2B de la Figure 2A. La Figure 3 est une coupe par l'axe longitudinal d'un 20 séparateur à tourbillcn montrant une variante d'une méthode pour injecter le mélange huile-eau. La Figure 4A montre sc-hématiquement un mode de réalisation des conduits annulaires pour l'écoulement du séparateur' à tourbillon. 25 La Figure 4B montre scbématiquement un autre mode de réalisation des conduits annulaires pour l'écoulement. La Figure 5 est un schéma d'un séparateur à tourbillon ayant une soupape de contrôle à écoulement variable automatiquement. La Figure 6 montre un autre mode de réalisation d'un 30 capteur de la teneur en huile, utilisé dans la figure 5. La Figure 7 est une variante d'un capteur d'huile. Des nombreuses techniques proposées pour nettoyer l'huile des répandages sur la mer, l'enlèvement physique de l'huile de la surface semble être la méthode la plus souhaitable. Des é-35 cumeurs de surface peuvent être utilisés pour recueillir rapidement de grandes quantités d'un mélange huile-eau, ayant approximativement une teneur en huile de 0,1 à 10%. L'huile est continuellement séparée de l'eau, et l'eau exempte d'huile retourne dans la mer, taudis que l'huile est stockée. 40 Le composant critique du système est un séparateur du BAD ORIGINAL 72 10111 4 2130579 mélange huile-eau à très grand débit. L'emploi d'un courant à tourbillon isolé est une méthode très souhaitable pour séparer l'huile de l'eau. Le courant à tourbillon a une propriété unique qui consiste s. fournir des 5 accelarations radiales relativement élevées entre deux composants de densités différentes. Ainsi, l'huile plus légère est accélérée radialement vers l'intérieur, à une plus grande vitesse que l'eau. L'huile est concentrée au centre du tourbillon ou elle peut facilement être enlevée. Le séparateur à tourbillon est d'une constrtic-10 tion simple ne nécessitant aucune rotation d'une grande masse comme dans un a.ppareil centrifuge, et permet des taux élevés de débit d'un mélange huile-eau dans un faible volume. Cependant, une chute de pression dans le tourbillon est une nécessité» et une pompe doit être prévue pour augmenter la pression du mélange huile-eau 15 d'arrivée. Un schéma simplifié montrant les organes et composants nécessaires à un système d'enlèvement d'huile de répandage utilisant tin séparateur à tourbillon est montré sur la figure 1. Un é-cumeur de surface 10 ou autres appareils semblables sont néces-20 saires peur recueillir le mélange huile-eau de la surface du corps d'eau. Le mélange est alimenté à voie pompe 12 qui alimente le mélange sous pression S un séparateur 14 qui sera décrit en détail Le séparateur £ t-ourfcillor sépare le mélange en huile substantiellement pure qui est alimentée par la conduite 15, à un réservoir 25 de stockage d'huile 16, et en eau substantiellement exempte, d'huile qui retourne eu cçrps d'eau par la conduite 17. L'ensemble du système tel que montré sur la figure 1 peut être incorporé dans un navire rapide qui peut être rapidement déployé, vers la zone du répandaqe d'huile ou le système peut être assemblé sur une plate 30 forme fottante qui peut être vite transportée vers la zone de répandage d'huile au moyen d'un grand hélicoptère. Le coeur du système est le séparateur à tourbillon 14 qui doit permettre un enlèvement individuel de l'eau et de l'huile. Il est souhaitable de retirer non seulement toute l'huile ou 35 presque toute l'huile injectée dans le séparateur à tourbillon, mais aussi de récupérer cette huile dans une condition relativement exempte d'eau, de façon que l'espace de stockage nécessaire pendant le nettoyage du répandage drhuile soit réduit à un minimum. La construction de base d'un séparateur à tourbillon 40 est montrée sur les figures 2A et 2B. Le séparateur à tourbillon BAD ORIGINAL 72 10111 5 2130579 comprend une section cylindrique 18, de préférence fabriquée en métal, mais qui peut aussi être en matière plastique ou de la fibre de verre. La section cylindrique 18 est reliée aux parois extrêmes 20 et 22 fabriquées généralement avec la mêmé matière que 5 pour la section 18. Une pluralité d'injécteurs 24 sont disposés à la paroi 22 du tube à tourbillon dans une direction tangentielle à travers un ou plusieurs conduits d'arrivée 23. Les injecteurs 24 pour les conduits, sont disposés aussi proches que possible de la paroi périphérique 18 du tube à tourbillon. Six conduits 10 d'injection 24 sont représentés, mais ce nombre peut varié selon la grandeur du tube à tourbillon, le débit de la pompe etc...Le mélange arrive dans le tube à tourbillon à une très grande vitesse de débit, de façon à communiquer un puissant tourbillon ou brassage au courant dans le tube. Lorsque le mélange tourbillonne 15 axialement', la différence de forces centrifuges due aux différences de densité accélère l'huile moins dense radialement vers l'intérieur pour former une zone d'âme 25 qui consiste presque entièrement d'huile. Dans le centre de la paroi extrême 22, se trouve un 20 conduit d'évacuation d'huile 26, par lequel l'huile de la région de l'âme 25 est retirée du tube à cyclone. L'eau est retirée de la chambre à tourbillon par le conduit 28 disposé à la paroi extrême 20, opposée à la paroi extrême contenant les conduits d'injection 24. Une plaque d'âme 30 supportée par une tige 32 est placée à la 25 ligne de centre du cyclone et espacée d'une faible distance dans le tube à tourbillon. Le but de cette plaque est dé fournir un espace pour le stockage de l'huile séparée à l'intérieur de la chambre à cyclone et pour empêcher que l'huile soit expulsée avec l'eau existanté. La plaque 30 peut avoir un conduit dé sortie pour 30 enléver l'huile, mais il est préférable que l'huile soit retirée par le conduit de sortie 26 disposé au centre de la paroi extrême contenant les injecteurs. La Figure 3 montre un tube à cyclone avec une configuration différente pour l'injection du mélange huile-eau. Sur la 35 figure 3, une mince plaque 34 est reliée à une paroi 18 de la chambre à cyclone à laquelle est attachée une pièce 36 en forme de U. La plaque 34 fournit une fente â la paroi périphérique du tube à tourbillon se prolongeant sur toute la longueur du tube à tourbillon et permettant une entrée douce dans le tube à cyclone 72 10111 6 2130579 du mélange huile-eau dans une direction tangentielle. Le mélange huile-eau est injecté par le conduit d'entrée 3 7 dans la chambre 39 formée par la pièce 36. La hauteur de la fente d'injection peut être réglée au moyen d'une vis de réglage 38, de façon que la 5 vitesse d'injection puisse être variée indépendamment du débit d'injection. Dans ce mode de réalisation, les disques extrêmes sont des disques pleins, avec des orifices au centre pour laisser évacuer le courant. Une plaque est aussi préférée pour le mode de réalisation de la figure 3. 10 Un autre mode de réalisation du séparateur à cyclone est montré sur la figure 4A. Un tube à tourbillon de séparation 40 est montré avec l'entrée huile-eau alimentée dans le tube par le conduit 42. Une plaque 44, telle que décrite précédemment, est placée â une paroi extrême du tube séparateur à cyclone par 15 le conduit d'évacuation 46. Un conduit d'évacuation d'huile 48 est représenté à la paroi extrême opposée du tube séparateur à cyclone. Un conduit annulaire supplémentaire 50 est inséré dans le conduit annulaire 46 et une partie de l'eau retirée du mélange 20 huile-eau à l'intérieur du séparateur à tourbillon est recirculée à travers le conduit annulaire 50,et alimenté de retour dans le séparateur à tourbillon par le conduit 52 dans un injecteur (non montré). On a découvert que lorsque l'eau est évacué en avant de la plaque 44 par le conduit annulaire 46, que la partie de 25 l'eau adjacente aux parois extérieures du conduit annulaire 46, pouvait avoir une teneur en huile beaucoup plus faible que la partie de l'eau vers le centre du conduit annulaire. Par conséquent, le fonctionnement du système peut être amélioré par recirculation de la partie de l'eau avec la teneur en huile- plus élevée à tra-30 vers le conduit 50 et le conduit 52, de retour dans le sépatateur à cyclone. , Si le mélange huile-eau dans le séparateur à cyclone 40 a une teneur en huile très élevée, il peut être souhaitable d'évacuer l'huile par les deux extrémités du séparateur à cyclone. 35 Pour cela, une ouverture 54 est représentée dans la plaque 44, et l'huile est alimenté par celle-ci et par le conduit 56 vers la zone de stockage pour l'huile. Si une plaque n'est pas utilisée, une meilleure performance du séparateur peut être réalisée en utilisant une triple évacua-40 tion coaxiale, tel que montré sur la figure 4B. Le conduit central 72 10111 7 2130579 56' placé sur la ligne de centre du tourbillon contiendrait le courant d'huile d'évacuation. Le conduit annulaire extérieur 46* contiendrait le courant d'évacuation d'eau et le conduit annulaire intermédiaire 50' contiendrait le mélange huile-eau qui aurait 5 une concentration en huile de plusieurs fois celle du mélange injecté dans le séparateur. Ce dernier courant pourrait être recirculé, tel que montré sur la figure 4A. Des grandes accélérations radiales entre l'huile et l'eau existent dans un courant à tourbillon. Pour obtenir une sépara-10 tion entre l'huile et l'eau, la différence d'accélération radiale, doit exister, pendant un temps suffisant pour permettre à l'huile de se séparer de l'eau. La performance d'un séparateur à cyclone est réduite par des temps de résidence moyens des fluides à l'intérieur du séparateur à cyclone. La valeur minimale du temps moyen 15 de résidence qui n'affecte pas la performance du séparateur dépend de la densité de l'huile. Cependant, on peut dire généralement sur la base d'essais, qu'un temps moyen de résidence de 10 secondes ou plus donnerait suffisamment de temps pour séparer l'huile de l'eau. Pour des huiles d'une densité inférieure à environ 0,9 le 20 temps minimum de résidence moyenne pour une performance adéquate du séparateur à cyclone peut aussi être bas que 5 secondes.Lachute de pression dans le tourbillon est indépendante du diamètre du tourbillon mais dépend de la vitesse tangentielle du mélange huile-eau. De grandes accélérations radiales des particules d'huile peuvent 25 être obtenues avec des chutes de pression dans le tourbillon^généralement inférieures â 1,5 atmosphères. Le choix du temps moyen de résidence permet de donner un rapport du volume du séparateur à cyclone au débit. En outre, un séparateur à cyclone avec un rapport longueur-diamètre d'environ.3 est généralement préférable. 30 Un autre paramètre important dans la conception d'un géné rateur de tourbillon spécifique est le rapport DL/A^, ou D est le diamètre du tube à tourbillon, L est la longueur du tube à tourbillon, et A^ est la surface d'injection pour le mélange huile-eau. On a trouvé que ce rapport ne devait pas dépasser environ 50. Ceci 35 permettra alors au rapport de la vitesse tangentielle à la paroi périphérique du tourbillon à la vitesse d'injection d'être maintenu entre 0,7 et 0,9. Si ce rapport devient trop faible, l'accélération radiale de l'huile sera réduite et la séparation de l'huile sera difficile. Cependant, A^ ne peut pas être arbitrairement trop 40 grand parce que pour un débit donné, la vitesse d'injection est 72 10111 s 2130579 inversement proportionnelle à A... Un autre paramètre important dans un séparateur à cyclone est un paramètre de courant secondaire Bt. Le courant secondaire est le courant de couche limite aux parois extrêmes. Une valeur pour B environ inférieure à 10 est 5 nécessaire pour assurer un puissant tourbillon et pour être certain que la plus grande partie du courant ne pénètre pas les couches limites avant d'être évacuée du tube à tourbillon. B est donné par Bfc = D V8 Equation , 10 L rl dans laquelle D/L est le rapport des dimensions et et V , sont *®1 1 respectivement les vitesses tangentielle et radiale à la périphérie ^ du tourbillon. La vitesse tangentielle et l'accélération radiale du courant dans un tourbillon diminuent à des rayons inférieurs à ceux de l'évacuation de l'eau. Il est donc préférable de maintenir ce rayon d'évacuation de l'eau aussi petit que possible. Cependant, 2Q si on désire de grands débits, l'évacuation de l'eau doit être assez grande pour éviter que la vitesse axiale dans les conduits d'évacuation ne devienne trop grande, causant ainsi nne forte perte de pression. Un conduit d'évacuation d'eau dont le diamètre est de 0,2, celui du tourbillon est un compromis raisonnable qui donne 2^ des vitesses tangentielles suffisamment élevées, pour permettre une séparation d'huile tout en gardant des vitesses axiales raisonnables . Les critères de conception énumérés ci-dessus sont basés sur le maintien du cisaillement entia l'huile et l'eau, suffisam-jg ment petit pour éviter de produire une émulsion dans la chambre à cyclone. Le diamètre de la plaque d'âme doit être inférieur à celui du conduit d'évacuation de l'eau et aussi supérieur à celui de l'orifice d'évacuation d'huile. Une plaque d'âme dont le diamè-35 tre est de 0,1 de celui du tube à tourbillon donne une bonne performance. La position axiale de la plaque doit être approximativement dans le plan de la paroi extrême, bien qu'elle puisse être en saillie dans le tourbillon d'une distance égale à environ un à deux paurcents de la longueur axiale sans effets nuisibles sur 40 la performance du séparateur. 72 10111 9 2130579 La grandeur de l'orifice de sortie-'pour l'huile peut a-voir une grande influence sur la performance du séparateur à cyclone, puisqu'elle dépend de la chute de pression dans le .trou de sortie d'huile qui peut être tolérée, du débit de l'huile qui doit 5 être retirée et de la viscosité de l'huile. .Ainsi', il est désirable d'utiliser un orifice de sortie pour l'huile dont le diamètre peut être réglé. Que.la variation du diamètre doit être faite continuellement ou périodiquement dépendra de la régularité du mélange huile-eau pénétrant dans le séparateur à cyclone. 10 La ligure 5 montre un moyen pour contrôler le débit de l'orifice de sortie pour l'huile au moyen d'un changement de la surface de l'orifice de sortie pour l'huile. La section de l'orifice de sortie d'huile 58 dans le séparateur à cyclone 60 est réglable au moyen d'un bouchon cônique 62 fixé par un axe 64 à un 15 servomécanisme 66 pour le contrôle de l'ouverture de l'orifice, le servomécanisme étant sensible à différents débits d'entrée, tel que décrit ci-après, pour régler automatiquement la position du bouchon 62. Une soupape variable peut être préférable au bouchon pour certaines applications. 20 Pour une condition donnée et une géométrie fixée d'un séparateur à cyclone, il y a un débit maximum pour l'orifice de sortie. Lorsque le débit d'huile du mélange huilè-eau injecté est plus grand que ce maximum, l'âme d'huile augmente à un diamètre supérieur au diamètre de la plaque d'âme 68, et de l'huile est entraî-25 née par l'orifice de sortie 70 pour l'eau. Ainsi, bien que l'évacuation à travers l'orifice de sortie 58 pour l'huile et par le conduit 72 pour le stockage est presque entièrement de*l'huile, la '"fraction de l'huile injectée capturéepar le séparateur à cyclone • est réduite. Lorsque le débit d'huile du mélange huile-eau injecté 30 est inférieur à ce maximum,le noyau d'huile décroît en 'diamètre â un diamètre inférieur à celui de l'orifice de sortie pour l'huile. Dans ce cas, bien que la fraction d'huile injectée capturée par le séparateur reste élevée, la quantité d'eau dans le mélange évacué par l'orifice de sortie d'huile 58 augmente. 35 La meilleure performance du séparateur est réalisée lorsque les deux fractions, celle de l'huile injectée qui est capturée et celle de l'huile dans le mélange évacué par l'orifice de sortie pour l'huile sont grandes. Cette meilleure performance peut être obtenue sur une gamme de rapports huile à eau du mélange 40 huile-eau injecté en contrôlant le débit maximum a travers l'ori 72 10111 10 2130579 fice de sortie 58'pour-'l'huile et en égalisant ce débit à celui de l'huile injectée. Lorsque le débit d'huile du mélange injecté hile-eau est supérieur à celui à travers l'orifice de sortie d'huile, alors le bouchon cônique 62 est déplacé pour augmenter 5 la section.de l'orifice de sortie 58. Lorsque le débit d'huile du mélange injecté est inférieur au débit maximum à travers l'orifice de sortie d'huile, le bouchon c La Figure.5 montre aussi un moyen pour contrôler automatique-15 ment le mouvement du bouchon cônique 62 au moyen d'un servomécanisme de contrôle 66. Les changements du diamètre du noyau d'huile à l'intérieur du séparateur à cyclone sont captés et utilisés pour signaler des changements de la section de l'orifice de sertie pour l'huile. 20 Se référant à la figure 5, la plaque d'âme 68 à l'extrémité de sortie d'eau du tube à tourbillon et la paroi extrême 74 a l'extrémité d ' in jection du tube à tourbillon sont fabriquées d'un matériau isolant électriquement. La plaque 68 et la paroi 74 contiennent deux bagues, A et B, et A' et B', faites d'un matériau con-25 ducteur électriquement. La paire de petites bagues électrodes A et A' ont un diamètre un peu plus grand que celui du diamètre intérieur de l'orifice de sortie 58 pour l'huile. La paire de grandes bagues électrodes .B et B' ont un diamètre légèrement inférieur à celui du diamètre extérieur de la plaque d'âme 68. Les 30 connexions électriques sont faires aux quatres bagues. Les bagues électrodes A et B dans la plaque sont mises à la masse, et les bagues A' et B' dans la paroi extrême 74 sont maintenues à une tension positive au moyen des piles 76 et 76'. A cause de la grande différence de conductibilité électrique 35 entre l'eau de mer très conductrice, et l'huile, d'une faible conductibilité, un courant électrique se produit dans le circuit contenant les bagues électrodes B et B' lorsque le diamètre du noyau d'huile est inférieur à celui des bagues B et B', et un courant s'établit dans ce circuit contenant les électrodes A et A', lorsque 40 le diamètre du noyau d'huile est inférieur à celui des bagues A 72 10111 ii 2130579 et A'. Les résistances 78 et 78' produisent une chute de potentiel lorsque du courant circule à travers les circuits. Un dispositif de structure logique de sortie 80 capte la présence ou l'absence de chute de tension dans les résistances 78 et 78' et 5 fournit un signal au servomécanisme de contrôle de section 66 par la ligne 82. Lorsque le diamètre du noyau d'huile est supérieur à celui des bagues électrodes B, il n'y a presque aucun courant dans l'un et l'autre circuits. L'absence de chutes de tensions dans les résistances 78 et 78' est captée par le dispositif lo-10 gique 80 qui résulte en un signal vers le servomécanisme 66, pour augmenter la section de l'orifice d'huile. Lorsque le diamètre du noyau d'huile est plus grand que celui des bagues électrodes A, mais inférieur à celui des bagues électrodes B, il n'y a presque aucun courant dans le circuit A et ton courant mesurable à 15 travers le circuit B. La présence d'une chute de tension dans le circuit B et pas dans le circuit A est captée par le dispositif logique 80 qui produit un signal au servomécanisme 66 pour maintenir la section de l'orifice d'huile à une valeur constante. Lorsque le diamètre du noyau d'huile est inférieur à celui des ba-20 gues électrodes AetB, ilyaun courant mesurable dans les deux circuits A et B. Ceci résulte en un signal du dispositif logique 80 au servomécanisme 66 pour réduire la section de l'orifice pour l'huile. Ainsi, en contrôlant la section de l'orifice pour l'huile et en gardant le débit à travers l'orifice d'huile égale au 25 débit de l'huile injectée, une bonne performance peut être fournie par le séparateur à cyclone avec une large gamme de rapports huile/eau du mélange huile-eau injecté. L'information concernant la concentration en huile dans l'entrée huile-eau vers le séparateur à cyclone, et la sortie 30 d'huile vers la zone de stockage d'huile, est aussi alimentée au servomécanisme 66, tel que montré sur la figure 5. Un capteur 84 pour l'huile est positionné dans le conduit 86 d'entrée pour le mélange huile-eau, et un indicatif à signaux de la teneur en huile est alimenté par la ligne 82 du capteur d'huile 84 au servo-35 mécanisme 66. Un capteur d'huile 90 est positionné dans le conduit de sortie 72 par lequel l'huile est alimentée du séparateur à cyclone vers le stockage d'huile, et un indicatif â signaux de la concentration en huile est alimenté au servomécanisme 66 par la ligne 92. Le mouvement du bouchon cônique 62 peut ainsi être aussi 40 réglé ou contrôlé en réponse à la concentration d'huile dans 72 10111 12 2130579 l'entrée et la sortie vers le séparateur à cyclone. Ce contrôle peut être utilisé â la place ou en supplément aux bagues conductrices A et B montrées sur la figure 5. En outre, puisqu'une teneur élevée en eau est indésirable, les contrôles peuvent être 5 fixés à l'écumeur d'huile pour changer certains paramètres géométriques pour réduire la teneur en eau d'entrée. Les Figures 6 et 7 représentent des capteurs pour capter la concentration en huile. La capacité est utilisée conjointement à un capacimètre pour indiquer directement la concentration en huile. Sur la figure 6, le 10 mélange huile-eau devant être mesuré est alimenté vers le réservoir 100 par le conduit d'entrée 102. Deux condensateurs parallèles en plaques 104 sont plongés dans le mélange huile-eau dans le réservoir-100. Les plaques condensateurs qui sont, métalliques doivent avoir un revêtement d'une mince couche d'un matériau iso-15 lant pour empêcher une circulation de courant électrique dans le mélange huile-eau. L'une des plaques métalliques est mise à la masse, et l'autre plaque est branchée électriquement à un capacimètre standard comme par exemple un "Tecktronic L-C". Sur la figure 7, les plaques condensateurs 106 sont cylindri-20 ques et entourent le tube 108 dans lequel circule le mélange huile-eau. Comme sur la figure 6, une des plaques condensateurs est à la masse, tandis que l'autre est branchée à un capacimètre d'une façon semblable au mode de réalisation de la figure 7. La grande différence de la constante diélectrique entre 25 l'huile et l'eau, la constante diélectrique pour l'eau étant d'environ 80 tandis que environ 3 pour l'huile, changera la capacité entre les deux plaques métalliques. La capacité entre les plaques changera d'une façon exponentielle avec la concentration en eau dans le mélange huile-eau. L'arrangement de la figure 6 30 est légèrement plus sensible et plus précis que celui de la figure 7, bien que l'un et l'autre peuvent être utilisés. Pour emploi dans un environnement salin, les séparateurs à cyclone peuvent être fabriqués en acier inoxydable de haute qualité. Des réservoirs avec des revêtements résistants à la corrosion sont aussi prëféra-35 bles.Une réduction substantielle du poids du séparateur à cyclone peut être réalisé en utilisant des réservoirs en matière plastique renforcé de fibres de verre. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'ê-40 tre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans 72 101 1 1 13 2130579 sortir du cadre de l'invention. 72 10111 14 2130579 REVENDICATIONS 1. Méthode pour séparer un mélange de deux liquides ayant des densités différentes, caractérisée en ce qu'elle consiste à injecter le mélange à une pression élevée dans une chambre cy-5 lindrique avec une direction tangentielle à travers une pluralité de conduits disposés substantiellement à l'une des extrémités de cette chambre, à brasser ce mélange axialement à l'intérieur de cette chambre, pour engendrer un tourbillon et pour produire un noyau ou âme d'un liquide de densité plus faible et substan-10 tiellement pur s'étendant longitudinalement le long de l'axe de cette chambre, le noyau étant entouré par un liquide d'une densité plus grande ayant une teneur réduite en liquide de densité plus faible, à retirer au moins une partie du noyau du liquide de densité plus faible de cette chambre à travers un orifice de sortie 15 disposé centralement dans l'une des parois extrêmes de cette chambre, et à retirer le liquide de densité plus élevée de cette chambre par un orifice disposé dans la paroi extrême de la chambre à l'extrémité de la chambre opposée à celle où est injecté le mélan-ge. 20 2. Méhode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte l'opération pour maintenir à une valeur inférieure à dix. y. M-Bt - D _2 L V 25 rl ou D est le diamètre de la chambre L est la longueur de la chambre - est,la vitesse tangentielle à la périphérie du tourbillon et V est la vitesse radiale à la périphérie dû tourbillon 30 rl 3. Méthode selon la revendication- 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte l'opération consistant à séparer le liquide avec la densité la plus élevée retirée de la chambre en un composant ayant une teneur résiduelle plus grande du liquide avec la 32 densité la plus basse et un composant ayant une teneur résiduelle plus faible du liquide avec la densité la plus basse et à injecter le composant avec la densité la plus élevée ayant une teneur résiduelle plus grande en liquide à faible densité de retour dans la chambre à travers au moins l'un des conduits de la pluralité de 4q conduits. 72 10111 15 2130579 4. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte l'opération pour varier le débit du liquide avec la densité la plus basse retirée da la chambre à travers l'orifice de sortie pour le rendre substantiel- 5 lernent égal au débit du liquide avec la densité la plus basse injectée dans cette chambre. 5. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte l'opération pour retirer une partie du noyau du liquide avec la densité la plus basse de 10 la chambre à travers un orifice disposé dans la paroi extrême de cette chambre opposée à celle par laquelle est injecté le mélange. 6. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte l'opération consistant à retirer du noyau du liquide^avec la densité la plus basse de la 15 chambre à travers un orifice disposé au centre de la paroi extrême adjacente de l'extrémité de cette chambre par laquelle est injecté le mélange. 7. Appareil pour réaliser la méthode de la revendication 1, dans laquelle le mélange est un mélange huile-eau, caractérisé en 20 ce qu'il comprend une chambre ayant une partie de paroi cylindrique et une paire de parois extrêmes opposées, un moyen pour injecter un mélange huile-eau avec une direction tangentielle dans la chambre â une pression élevée par une pluralité de conduits disposés substantiellement à une extrémité de la chambre, le mélange 25 tourbillonnant axialement à l'intérieur de cette chambre et produisant xin tourbillon en produisant un noyau constitué en grande partie d'huile se prolongeant axialement au centre de cette chambre, le noyau d'huile étant entouré d'eau ayant une faible teneur en huile, une ouverture pour extraire l'eau disposée substantiel- 30 lement au centre de la paroi extrême opposée à l'extrémité de la chambre où est injecté le mélange, et un orifice d'évacuation pour l'huile, disposé dans l'une des parois extrêmes. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'orifice d'évacuation d'huile est disposé dans le centre de la 35 paroi extrême adjacent l'extrémité de la chambre où le mélange est injecté. 9. Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'ouverture pour extraire l'eau de la chambre comporte une pluralité d'orifices concentriques avec une pluralité de conduits 40 d'évacuation branchés à ceux-ci, et que des moyens sont prévus 72 10111 16 2130579 pour relier l'un des conduits d'évacuation au moyen d'injection pour recirculer une partie de cette eau. 10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième orifice d'évacuation pour l'huile au centre de l'autre paroi extrême, l'ouverture pour extraire l'eau étant concentrique à ce deuxième orifice. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il prévoit des moyens pour varier le débit de l'huile â travers l'orifice d'évacuation pour être substantiellement égal au débit de l'huile injectée dans cette chambre. 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le moyen pour varier le débit comporte un moyen pour varier 3a section de l'orifice d'évacuation. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce qu'une pluralité de conduits est disposée autour de la partie de paroi cylindrique de la chambre. 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour maintenir le -rapport DL/A^ ou D est le diamètre et L la longueur de la chambre et A^ la section de l'injscteur, â une valeur de 50 ou moins. 15. Appareil selon l'une, quelconque des revendications 7 â 14, caractérisé en ce qu'il prévoit, des moyens pour maintenir le rapport de la vitesse tangentielle du mélange huile-eau à l'intérieur de la chambre à la vitesse d'injection du mélange huile-eau entre une valeur de 0,7 à 0,9. 16.Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 15,caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour maintenir B^_—0 ^ ^ ou D est le diamètre et L la longueur de la chambre et X et V rl sont les vitesses tangentielle et radiale à la périphérie du tourbillon, à une valeur inférieure à 10. 17. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 16, caractérisé en ce que l'ouverture pour extraire l'eau de la chambre est circulaire et d'un diamètre égal § environ 0,2 celui du tourbillon dans la chambre. 18. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que le moyen pour varier la section de l'orifice d'évacuation comporte un bouchon cônique placé adjacent à l'orifice d'évacuation avec une 72 10111 17 2130579 partie du bouchon se prolongeant dans cet orifice, et dés moyens pour déplacer ce bouchon cônique par rapport à cet orifice d'évacuation. 19. Appareil selon la revendication 18, caractérise en ce qu'il 5 comprend un servomécanisme pour déplacer le bouchon cônique et que ce servomécanisme sensible à la teneur en huile du mélange est pourvu d'un moyen pour actionner celui-ci pour régler la section de cet orifice d'évacuation. 20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce qu.'il 10 comporte un moyen sensible au diamètre du noyau d'huile dans la chambre pour actionner ledit servomécanisme. 21. Appareil selon la revendication 19 ou 20,. caractérisé en ce qu'il comprend un moyen sensible à la concentration en huile dans le mélange huile-eau injecté dans cette chambre pour actionner 15 ledit servomécanisme. 22. Appareil selon les revendications 19, 20 ou 21, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen sensible à la concentration en huile dans l'huile passant à travers l'orifice d'évacuation pour actionner ledit servomécanisme. 20 23. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que le moyen sensible au diamètre du noyau d'huile dans la chambre comporte une plaque circulaire en matériau isolant positionné à l'intérieur de l'ouverture dans la chambre par laquelle est extraite l'eau, la plaque de noyau étant plus petite que l'ouverture est 25 placée avec son centre le long de l'axe du tourbillon produit dans la chambre et approximativement dans le plan de la paroi extrême dans lequel est disposée la chambre, des première et deuxième bagues électrodes montées sur cette plaque de noyau, la première bague concentrique ayant-un'diamètre légèrement plus grand que le 30 diamètre intérieur de cet orifice d'évacuation, et la deuxième bague concentrique ayant un diamètre lég'èrement inférieur au diamètre extérieur de* la plaque de noyau, des troisième et quatrième bagues électrodes montées sur la paroi extrême contenant ledit orifice d'évacuation isolé électriquement de Celui-ci, les 35 troisième ét quatrième bagues électrodes ayant des diamètres égaux aux diamètres des première et deuxième bagues électrodes, des mqens pour produire une différence de potentiel entre les première et troisième bagues électrodes et entre les deuxième et quatrième bagues électrodes, et des moyens sensibles au moyen pour Mesurer le courant 40 électrique pour actionner sélectivement le servomécanisme. 72 10111 18 2130579 24. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que le moyen sensible à la concentration d'huilé comprend une paire de plaques métalliques recouvertes d'une couche d'un matériau isolant qui sont plongées,adjacente l'une à l'autre, dans le mélange huile-eau, et des moyens pour mesurer la capacité entre les deux plaques. 25. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que le moyen sensible à la concentration d'huile comprend un conduit non métallique dans lequel circule le mélange, une paire de plaques métalliques positionnées autour du conduit adjacent l'une à 1' autre et isolées électriquement de ce mélange, et des moyens pour mesurer la capacité entre -les plaques. 26. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'une plaque circulaire est positionnée coaxialement avec l'ouverture pour extraire l'eau et que la flaque a un diamètre plus grand que celui de l'orifice-d'évacuation d'huile et qu'elle est positionnée substantiellement au plan oji proche du plan de la paroi extrême opposée à l'extrémité de la chambre par laquelle est injecté le mélange. . • 2 7. Appareil selon la revendication 26, caractérisé en ce que la plaque de noyau a un orifice au .centre de celui-ci et qu'un conduit, est connecté à l'orifice pour extraire l'huile de la chambre. 28. Appareil selon la revendication 27, caractérisé en ce que la plaque de noyau est supportée par une tige passant par l'ouverture pour extraireT'eau, et que la tige a un passage formant le conduit. *•-?■ ï'\ 29. >*' , Appareil selon l'une quelconque des* revendications 26 à 28, caractérisé en ce que le diamètre de la plaque de noyau est : S • : égal â environ 0,1 fois le diamètre de la chambre. 30. Appareil selon l'une quelconque des revendications 26 à : 28, caractérisé en ce que le diamètre de la plaque de noyau est égal à environ 0,2 fois le diamètre de la chambre. 31. Appareil selon l'une quelconque des revendications 26 à 30 caractérisé en ce que la plaque de noyau a un diamètre inférieur à celui de l'ouverture pour extraire l'eau. 32. Appareil selon l'une quelconque des revendications 26 à 31 caractérisé en ce que la plaque dë noyau" est légèrement en saillie à l'intérieur de la chambre.