Brevet FR2374065A1 — publié le 19780713

La présente invention a trait aux colonnes à plateaux perforés utilisées pour la mise en contact de deux fluides, généralement de deux liquides, mais parfois d'un liquide et d'un gaz ou même d'un solidetet d'un fluide liquide ou gazeux. On sait que par exemple dans certains processus on doit mettre en contact deux phases liquides non miscibles et de densités dif ferventes, notamment pour faire passer une substance de l'une de ces phases dans l'autre. On utilise alors fréquemment à cet effet une colonne verticale pourvue d'un garnissage approprié en la faisant traverser de haut en bas par la phase lourde et au contraire de bas en haut par la phase légère. On associe très généralement à la colonne des moyens propres à mettre son contenu en état de pulsation afin de favoriser la dispersion d'une des phases dans l'autre. Le garnissage intérieur de la colonne peut étre constitué par une masse de corps de petites dimensions (par exemple des anneaux), retenue entre des grilles intérieures solidaires du corps de la colonne ou, mieux, par des plateaux perforés superposés. Dans le cas ou l'on utilise des plateaux, ceux-ci peuvent etre faits soit en métal, soit en matière plastique, cela suivant la nature des liquides à traiter. Dans le cas très fréquent de plateaux en matière plastique, on peut réaliser ceux-ci par moulage ou par #usinage à partir d'une plaque. Lé procédé par usinage est en pratique très coûteux en dépit de l'utilisation de machines-outils automatiques. Quant au moulage, par suite du prix élevé des moules il ne peut etre intéressant que pour une très grande série, ce qui est assez rarement le cas. La fabrication de tels plateaux pose donc un problème important de prix de revient. Conformément à la présente invention, l'on résoud ce problème en découpant les plateaux dans des plaques établies par juxtaposition d'éléments moulés de dimensions réduites comportant un profil approprié (par exemple en carré, en triangle équilatéral ou en hexagone). Dans le cas d'éléments à profil carré l'on peut aussi prévoir, pour réduire les chutes de découpage, des éléments auxiliaires marginaux en forme de trapèze se rapprochant plus ou moins d'un triangle rectangle isocèle. Pour faciliter le montage on peut assembler les éléments par tous moyens appropriés, par nervures et rainures, par tenons et mortaises ou par adjonction de pièces auxiliaires de liaison. On notera que les plateaux étant perforés pour laisser passer les pha ses liquides, les défauts d'étanchéité entre les éléments successifs n'ont aucune importance aussi longtemps qu'ils ne sont pas manifestement exagérés. Suivant une autre caractéristique de l'invention, et qu'on utilise préférablement en combinaison avec la précédente, on fait comporter aux éléments des colonnettes sur une de leurs faces et sur l'autre des dispositifs propres à recevoir les extrémités des colonnettes d'un élément du plateau inférieur. On comprend qu'ainsi l'on peut assembler les éléments non seulement suivant des plans horizontaux pour constituer les plateaux de la colonne, mais également en superposition verticale et à un écartement approprié en vue de la réalisation de la succession de ces plateaux les uns au-dessus des autres, ce qui dispense des colonnes rapportées utilisées dans les constructions connues et auxquelles on doit fixer chacun des plateaux successifs. Là encore les dispositifs prévus pour recevoir les extrémités des colonnettes d'un élément inférieur peuvent etre absolument quelconques. Dans la solution la plus simple, on les constitue par un emboîtage, éventuellement à force. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est une coupe très schématisée d'une colonne à plateaux perforés destinée à la mise en contact de deux phases liquides. Fig. 2 est une vue en plan montrant comment on réalise, conformément à l'invention, l'un des plateaux de cette colonne à partir d'un ensemble, convenablement découpé, d'éléments juxtaposés les uns aux autres. Fig. 3 est une coupe partielle à grande échelle suivant 111-111 (fig. 2). Fig. 4 est une vue en plan partielle à grande échelle illustrant une variante du mode d'assemblage deux à deux des éléments adjacents constitutifs du plateau. Fig. 5, 6, 7 montrent trois autres modes d'assemblage. Fig. 8 montre en plan un mode d'assemblage différent propre à relier entre eux quatre éléments. Fig. 9 est une coupe suivant IX-IX (fig. 8). Fig. 10 est une vue en plan schématisée illustrant une autre forme d'exécution. En fig. 1 l'on a représenté en 1 l'enveloppe cylindrique d'une colonne tubulaire destinée à la mise en contact de deux phases liquides non miscibles de densités différentes. Cette enveloppe 1 est par exemple faite en acier inoxydable. Elle se raccorde dans le haut à une chambre supérieure 2 qui comporte d'une part un déversoir 3 de phase légère, d'autre part une entrée 4 de phase lourde, réglée par une vanne 5. Il est prévu de même manière à l'extrémité inférieure de l'enveloppe 1 une autre chambre, ou chambre inférieure 6, à laquelle sont associées une sortie 7 de phase lourde avec vanne de réglage 8 et une entrée 9 de phase légère équipée d'une vanne 10. A cette chambre inférieure 6 se raccorde un dispositif de pulsation qu'on a très schématiquement représenté sous la forme d'un cylindre 11 renfermant un piston 12 animé d'un mouvement alternatif. A l'intérieur de l'enveloppe 1 sont disposées une grille supérieure 13 et une grille inférieure 14 entre lesquelles est retenu un empilage de plateaux perforés 15, faits en une matière plastique appropriée. Dans la technique connue ces plateaux perforés sont réalisés soit par moulage, ce qui entrain des frais de moules prohibitifs pour des séries limitées, soit par usinage, ce qui correspond à un prix de revient important. Conformément à l'invention chaque plateau 15 est découpé dans un assemblage d'éléments de petites dimensions juxtaposés les uns aux autres. Dans l'exemple représenté en fig. 2 il est prévu quatre éléments principaux 16 de forme carrée auxquels sont associés quatre éléments auxiliaires d'angle 17 en forme de trapèze se rapprochant d'un triangle rectangle isocèle. L'assemblage de ces huit éléments réalise un octogone grossièrement régulier On peut donc découper le plateau dans cet octogone, comme indiqué par le cercle 18, et obtenir ainsi un plateau complet avec un minimum de chutes, en utilisant des éléments normalisés, faciles à réaliser avec un prix de revient très bas au moyen de deux moules peu importants. On conçoit aisément que ce procédé de fabrication est applicable quel que soit le diamètre du cercle 18, c'est-d-dire le diamètre intérieur de l'enveloppe 1, de sorte que les deux mêmes moules sont suffisants dans tous les cas. Les éléments 16 et 17 sont perforés d'une multiplicité de trous tels que 19. Pour ne pas surcharger le dessin lton a supposé que le nombre de ces trous était seulement de neuf pour les élé- ments 16 et de trois pour les éléments 17, étant entendu qu'en ré alité le nombre en question est en général beaucoup plus élevé. En outre chaque élément est solidaire sur sa face supérieure de colonnettes 20 (voir fig. 3) à extrémités libres de diamètre réduit, comme indiqué en 21. Chaque colonnette se raccorde au corps d#e l'élément par une embase conique 22, tandis que suivant l'axe de la colonnette considérée il est prévu dans ce corps un trou borgne 23 débouchant sur la face inférieure de l'élément et propre à recevoir à force ltextrémité 21 d'une colonnette 20 d'un élément inférieur.On comprend qu' ainsi les éléments peuvent être assemblés non seulement. dans le sens horizontal pour constituer chacun des plateaux individuels (cercle 18), mais également dans le sens vertical afin de réaliser la succession de ces plateaux. On a supposé en fig. 2 qu'il n'était prévu que trois colonnettes 20 pour chaque élément 16 et une seulement pour chaque élément 17, mais il va sans dire que ce nombre peut varier suivant les cas. En fig. 3 l'on a supposé que l'assemblage des éléments adjacents était obtenu en faisant comporter à l'un d'eux une nervure latérale dépassante 24 et à l'autre une rainure 25 propre à recevoir à force cette nervure. Fig. 4 montre une variante de dispositif d'assemblage dans laquelle chaque élément (16 ou 17) comporte alternativement des tenons en queue d'aronde 26 s'étendant sur toute son épaisseur et des mortaises correspondantes 27 propres à recevoir à force les tenons 26 de l'élément adjacent. L'empilage des plateaux étant retenu entre les grilles 13 et 14 de fig. 1, les tenons 26 ne peuvent coulisser verticalement dans les mortaises 27. Suivant fig. 5 pour assembler deux éléments adjacents l'on utilise des réglettes 28 comportant des rainures 29 profilées en T dans lesquelles s'engagent à coulissement forcé les bords en regard 30 à profil correspondant des deux éléments. Pour éviter d'affaiblir les bords par les rainures correspondant au profil en T, on peut, comme représenté en fig. 6, réaliser ce meme profil par un sur-épaississement 31 de ces bords, la réglette, ici référencée 32, étant profilée en conséquence. Enfin pour éliminer tout espace notable entre les éléments adjacents dans les zones non intéressées par les réglettes 28 ou 32, on peut encore, comme montré en fig. 7, ne surépaissir les bords en vis-à-vis que sur une face en leur donnant un profil à contre-pente, à la façon indiquée en 33. Lorsque les bords en question sont en contact l'une avec l'autre, l'ensemble des deux profils réalise une véritable queue draronde sur laquelle on peut engager une réglette correspondante 34, qu'il est d'ailleurs possible de réduire à une simple bride de serrage de longueur relativement faible, sans créer entre les éléments des ouvertures de section notable. Fzg; 8 et 9 montrent encore un autre dispositif propre à réaliser l'assemblage de quatre éléments 16 ou 17 à leur sommet commun. Comme montré, chaque élément comporte au voisinage du sommet intéressé du profil carré un trou 35 dans lequel s'enfonce à force l'une quatre chevilles 36 solidaires. d'une plaquette carrée 38 de dimensions très réduites par rapport à celles des éléments. Bien entendu les chevilles 36 peuvent dépasser quelque peu et être écrasées après montage pour assurer un assemblage permanent. Fig. 10 indique comment l'on peut tirer parti de la présence des colonnettes pour qu'elles tiennent lieu des moyens d'assemblage des éléments juxtaposés de chaque plateau. Dans cette figure le tracé en traits continus représente quatre des éléments 16' constitutifs d'un plateau et le tracé en traits interrompus neuf de ceux 1611 qui réalisent le plateau suivant, par exemple celui situé immédiatement au-dessus. Comme on le vit, chaque élément 16' ou 16", de forme carrée comme dans le cas de fig. 2, comporte quatre colonnettes 20', 20" disposées dans ses anges et quatre trous borgnes 23', 23" agencés en carré autour de son centre.Les éléments 16" sont décalés en plan par rapport aux éléments 16' de façon que le centre de chacun des premiers se situe à l'aplomb du point de coincidence de quatre des sommets des éléments 16' situés au-dessous de l'élément 16" considéré. L'agencement des trous borgnes 23', 23" est tel qu'ils peuvent alors recevoir les extrémités des colonnettes 23' adjacentes au point de coincidence précité. On comprend qu'ainsi les éléments d'un plateau sont maintenus assemblés par l'intermédiaire des colonnettes de ceux du plateau inférieur et réciproquement, ce qui dispense de tout moyen d'assemblage séparé. Il convient d'ailleurs de noter que si l'assemblage des éléments constitutifs de chaque plateau comporte indubitablement un intérêt du fait qu'il permet de manipuler celui-ci comme un organe unitaire, on pourrait à. la rigueur laisser les éléments libres les uns par rapport aux autres en comptant sur la paroi de la colonne pour les retenir en juxtaposition. On peut considérer qu'en pareil cas ce serait cette paroi qui constituerait alors les moyens d'assemblage auxquels on a fait allusion plus haut. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précede nga été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On conçoit qu'il serait possible d'imaginer bien d'autres modes d'as- semblage des éléments constitutifs d'un plateau. La conformation des éléments principaux et celle des éléments auxiliaires peuvent varier suivant les cas. De même les colonnettes associées à chaque plateau peuvent comporter n'importe quel dispositif permettant de les fixer au plateau suivant ou précédent. Il serait même possible, le cas échéant, de rapporter des colonnettes séparées entre les plateaux successifs en les enclenchant à ceux-ci par leurs deux extrémités. Par ailleurs il va sans dire que le nombre des éléments utilisés pour constituer un plateau peut varier. Au lieu d'un profil carré, on pourrait également donner aux éléments principaux celui d'un hexagone régulier avec trois ou six colonnettes périphériques quand on désire réaliser l'assemblage par les colonnettes elles-mêmes à la façon de fig. 10. On pourrait également envisager des éléments triangulaires, etc... Enfin, et comme exposé au début des présentes, l'invention est applicable non seulement aux colon nes à liquides, mais encore à celles prévues pour liquides et gaz, solides divisés et fluides liquides ou gazeux, etc... REVENDICATIONS 1. Procédé pour la réalisation des plateaux en matière plastique des colonnes perforées destinées à la mise en #ontact-de phases non miscibles de densités différentes, caractérisé en ce qu'on découpe ces plateaux dans des plaques établies par juxtaposition d'éléments moulés de dimensions réduites comportant un profil qui permet cette juxtaposition sans espace vide. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on constitue chaque plaque à l'aide d'éléments principaux donnant à cette plaque un profil d'ensemble polygonal et d'éléments auxiliaires rapprochant ce profil de celui d'un cercle. 3. Procédé suivant l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on choisit des éléments principaux à profil carré et des éléments auxiliaires à profil en triangle rectangle isocèle. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on fait comporter à chaque élément des colonnettes verticales et en ce qu'on prévoit dans chaque plateau et à l'extrémite de chaque colonnette des dispositifs permettant d'assembler l'extrémité libre des colonnettes d'un plateau avec les éléments constitutifs du plateau voisin. 5. Plateau pour c#olonnes perforées destinées à la mise en contact de phases non miscibles de densités différentes, caractérisé en ce qu'ils sont obtenus par mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent. 6. Plateau suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'assemblage de ses éléments constitutifs est assuré par des organes s'engageant à coulissement dans des rainures de deux éléments adjacents. 7. Plateau suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'assemblage de ses éléments est assuré par des organes chevauchant des saillies prévues sur les bords des éléments adjacents. 8. Plateau suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'assemblage de ses éléments constitutifs est assuré par des plaquettes à chevilles enfoncées à force dans des trous prévus dans les angles de quatre éléments aboutés. 9. Plateau suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chacun de ses éléments constitutifs comporte des colonnettes dans ses angles sur une de ses faces, et sur l'autre au voisinage de son centre des dispositifs propres à recevoir les extrémités libres des colonnettes d'éléments inférieurs, le tout de manière telle qu'en décalant convenablement en plan les éléments du plateau considéré par rapport à ceux d'un plateau inférieur, les colonnettes voisines d'un point de concours des sommets des éléments de celui-ci viennent s'engager dans les dispositifs correspondants d'un même élé- ment du plateau supérieur en réalisant ainsi l'assemblage des élé- ments des deux plateaux sans utilisation d'organes particuliers à cet effet.