Brevet FR2378548A1 — publié le 19780825

La présente invention se rapporte à des appareils de traitement de liquide et, plus particulièrement, à un appareil permettant de séparer un gaz ou une vapeur entrarnés dans un liquide, par exemple à titre d'opération préliminaire à la mesure du liquide. Un gaz ou une vapeur peuvent être entratnés dans des liquides, par exemple par bar otage ou agitation, ou encore par réaction chimique, I1 est souvent désirable de séparer un tel gaz ou une telle vapeur du liquide, par exemple pour récupérer le gaz ou pour assurer l'obtention d'un liquide exempt de bulles. Lorsqu'on mesure un liquide par mesure de débit, il est nécessaire d'éliminer de telles bulles pour assurer une mesure précise. L'invention a notamment pour objet de créer une technique au moyen de laquelle un gaz et/ou une vapeur entratnés dans un liquide peuvent être séparés de celui-ci. A cet effet, suivant l'invention, il est prévu un dispositif de traitement de liquide caractérisé en ce qu'il comprend un récipient éliminateur comportant un orifice d'admission et un orifice de vidange pour un liquide, ainsi qu'une soupape de purge pour évacuer un gaz et/ou une vapeur à partir du récipient, récipient au cours du fonctionnement duquel un gaz et/ou une vapeur entraînés dans le liquide sont séparés de celui-ci et s'accumulent jusqu'à ce qu'ils soient purgés, dans le récipient ; une pompe reliée à l'orifice de vidange par l'intermédiaire d'une soupape d'écoulement pour pomper du liquide à partir du récipient ; et des moyens de commande comprenant un moyen de détection de niveau de liquide dans le récipient et un moyen de détection d'admission de liquide pour détecter l'alimentation en liquide du récipient, lesdits moyens de commande étant capables, en réponse au niveau de liquide détecté dans le récipient, de commander la soupape de purge et la soupape d'écoulement de manière à évacuer le gaz et/ou la vapeur accumulés à travers la soupape de purge et de manière à tendre à empêcher le gaz et/ou la vapeur accumulés de traverser ltorifi- ce de vidange et lesdits moyens de commande étant en outre capables, en réponse à une interruption de l'alimentation détectée par le moyen de détection d'admission, d'ouvrir la soupape d'écoulement pour permettre à la pompe de balayer au moins le récipient éliminateur. Dans un mode de réalisation préféré de l'appareil, la pompe est reliée à l'orifice de vidange, non seulement par la soupape d'écoulement, comme décrit précédemment, mais encore par un débitmètre, l'agencement étant tel que la pompe puisse balayer le débitmètre aussi bien que le récipient. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation. Sur ces dessins La Figure 1 représente une installation de traitement du lait ; La Figure 2 représente un dispositif éliminateur d'air faisant partie de l'installation de la Figure 1, et la Figure 3 est un schéma symbol que d'un montage de commande de l'installation de la Figure I. La Figure 1 représente une installation de traitement du lait qui pourrait être utilisée dans une laiterie pour recevoir et mesurer le lait ramassé dans les fermes par un gros camion-citer ne. L'installation reçoit le lait qui s'écoule par gravité à partir d'un camion-citerne placé plus haut, non représenté, dans un orifice d'admission 10. Un robinet à trois voies 11 permet au lait de s'écouler tout d'abord dans un réservoir calibré 12, qui sera décrit plus loin, en second lieu hors du réservoir 12 et en troi sieme lieu le long de la conduite 13 jusqu'à un détecteur de liquide 15 disposé à l'orifice d'admission 161 d'un éliminateur d'air 16.L'éliminateur d'air 16 comporte une soupape de purge d'air 162 à commande électropneumatique avec un évent 164 et un orifice de vidange 163 débitant dans une unité de mesure 17 qui comprend un redresseur d'écoulement 171 suivi d'un appareil de mesure 172. Une soupape d'écoulement 18 contrale l'écoulement du lait vers l'orifice d'aspiration 191 (Figure 1) d'une pompe aspirante centrifuge 19. Un clapet anti-retour (RRV) est prévu sur l'orifice d'aspiration de la pompe ou, de préférence, pour faciliter le balayage, sur un orifice de refoulement 192, comme représenté sur la Figure 1. Un montage de commande, non représenté sur la Figure 1, commande le fonctionnement des soupapes 162 et 18 en réponse à des signaux provenant du détecteur 15 et d'une paire de sondes, non représentées sur la Figure 1, prévues dans l'éliminateur 16 pour purger l'air entraîné et pour assurer que seul du lait liquide est mesuré par l'appareil de mesure 172.La pompe aspirante 19 est commandée manuellement ou bien, de préférence, elle est mise en marche par la première ouverture de la soupape 18 et reste en service jusqu'à ce que la période d'ouverture temporisée de la soupape 18 soit finalement écoulée, ou jusqu'à ce que les sondes deviennent sèches et que leur signal de sortie soit interrompu. Lors du fonctionnement de l'installation de la Figure 1, du lait est introduit dans l'orifice 10 en s'écoulant par gravité à partir d'un camion-citerne, par exemple stationnant sur une pente au-dessus du niveau de l'orifice 10, puis ce lait s'écoule à travers l'orifice 161 dans l'éliminateur 16, la soupape de purge 162 étant ouverte par le mouillage de la sonde détectrice 15, jusqu'à ce qu'une quantité de lait suffisante- soit présente pour mouiller les deux sondes de l'éliminateur 16, fermer la soupape de purge 162 et ouvrir la soupape d'écoulement 18. Pour éviter un bruit électrique, la pompe est mise en circuit, puis un compteur est remis à zéro avant que l'écoulement ne commence. La pompe est automatiquement amorcée par l'écoulement facilité par la pesanteur à partir de la citerne par l'intermédiaire de la soupape d'écoulement 18, pour pomper le lait en vue de toute utilisation désirée. La pompe augmente en outre par son action le débit-initial par gravité. L'air est séparé du lait liquide dans l'éliminateur 16 et s'accumule dans celui-ci. De cette manière, seul le lait traverse l'appareil de mesure 172. L'élimination de l'air en partie facilitée par la dépression créée par l'aspiration exercée par la pompe 19. Une fois qu'un excès d'air s'est accumulé et a été détecté par les sondes de l'éliminateur et par le montage de commande, la soupape d'écoulement 18 se ferme, la soupape de purge 162 s'ouvre et l'air accumulé est purgé dans la mesure convenable. Ensuite la soupape de purge se referme et la soupape d'écoulement se rouvre pour poursuivre le pompage et la mesure du lait. Chaque fois que la soupape de purge 162 s'ouvre, un temporisateur est déclenché et, après un intervalle de temps déterminé, la soupape de purge 162 se referme et la soupape d'écoulement 18 s'ouvre, quel que soit l'état des sondes et du détec teur 15.Grâce à ce mode d'ouverture de la soupape d'écoulement et grâce au fait que la pompe est placée en aval de l'appareil de mesure, le lait qui reste dans l'installation à la fin d'un déchargement de la citerne est balayé, ce qui laisse l'installation à sec comme au début d'une livraison. Ensuite la pompe est mise hors circuit à la main ou automatiquement. Lorsqu'on désire contrdler la précision de l'installation, on agit sur le robinet 11 pour dévier du lait vers le réservoir calibré 12 qui déborde lorsqu'il est plein. Une quantité connue de lait est ensuite déversée du réservoir 12 et aspirée à travers l'installation à sec par la pompe 19. (Aucun amorçage n'est nécessaire car la pesanteur entraîne ici encore -le lait jusque dans la chambre de la pompe). L'éliminateur d'air fonctionne de la manière désirée et l'appareil de mesure desure le lait qui s'écoule en vue de le comparer avec la quantité connue provenant du réservoir. La Figure 2 est une vue en coupe verticale schématique de l'éliminateur d'air 16 de la Figure 1. Dans une installation de mesure du lait, l'éliminateur d'air est un récipient cylindrique en acier inoxydable de 75 à 100 litres de capacité. Ce récipient est conçu de manière à pouvoir entre nettoyé sur place de la manière usuelle et comporte à cet effet un couvercle fixé de façon amovible 168 avec un joint-annulaire d'étanchéité, Le couvercle 168 porte la soupape de purge 162 et supporte en outre deux sondes de détection de niveau de liquide 165, 166. Au voisinage immédiat de l'orifice d'admission 161 est disposée une sonde de détection de liquide 15. Le couvercle 168 porte également lélectro-aimant de la soupape de purge, qui peut outre à l'épreuve de l'explosion si on le désire. Les sondes 165, 166 ont des longueurs choisies comme suit, La sonde de niveau haut 165 a une longueur propre à définir un volume d'air minimal prédéterminé au sommet du récipient. La sonde de niveau bas 166 a une longueur propre à définir un volume de liquide minimal prédéterminé pour le balayage final de l'instal- lation et un volume a d'air maximal prédéterminé entre le niveau haut L165 et le niveau bas L166, L'orifice d'admission 161 est disposé entre les niveaux haut (L165) et bas (L166) et près du niveau haut. Une toile métallique de filtration 167 est prévue dans la partie inférieure du récipient 16 et un brise-tourbillons,. non représenté, Le mode de réalisation représenté utilise des portes NON-ET ( & ) et des éléments inverseurs (INv > conjointement à des monostables (MS) et à des éléments de commande (DR), ainsi qu'une horloge (CLK). Trois signaux d'entrée sont tirés des détecteurs associés à l'éliminateur d'air, à savoir un signal de présence de liquide (15), un signal de niveau de liquide bas (166) et un signal de niveau de liquide haut (165).Chaque détecteur comprend une sonde convenablement isolée montée dans l'appareil et excitée par un train continu d'impulsions d'horloge à environ 1 kHz provenant de l'horloge CLK par l'intermédiaire de condensateurs et de transformateurs respectifs. Lorsqu'une sonde est mouillée, l'amplitude des impulsions traversant le transformateur associé n'est pas réduite et ces impulsions sont suffisamment grandes pour actionner un amplificateur à seuil de manière à redéclencger un monostable rI et à maintenir un niveau logique "1" approprié à sa sortie. La période du monostable est choisie plus longue dans une certaine mesure (par exemple trois fois plus longue) que la période des impulsions d'horloge. La sortie en cas d'absence prolongée de liquide est au niveau logique #O". Sur la Figure 3, le montage de génération de niveau logique de sortie à partir du signal de sortie des sondes est représenté de façon détaillée, pour la sonde sensible à la présence de liquide, sous la forme de l'unité ou circuit CONV S et par un simple cadre pour les autres sondes sous la firme des circuits CONV L pour le niveau bas (L166) et CONV H pour le niveau haut (L165). Les sorties des circuits CONV L et CONV H sont connectées à un circuit logique 31 de portes NON-ET et d'inverseurs qui produit un signal de sortie de niveau logique "O" à partir de l'instant où les deux sondes sont mouillées jusqu'où elles deviennent toutes deux sèches et de niveau logique "1" le reste du temps. La sortie du circuit logique 31 est connectée à l'une des entrées d'une porte NON-ET 32, dont l'autre entrée constitue la sortie du circuit CON S. La porte 32 est connectée à la porte 33 et au monostable MS2. Le signal de sortie de la porte 32 n'est au niveau logique "0" que tant que les deux sondes 165, 166 sont sèches et que la sonde 15 est mouillée. La porte NON-ET 33 est interposée en tant qu'inverseur entre la sortie de la porte 32 et l'une des en peut être placé au-dessus de l'orifice de vidange 163. En aval de l'orifice de vidange 163 sont disposés un redresseur d'écoulement 171 et un appareil de mesure à turbine 172 de forme connue, par exemple du type décrit dans le brevet britannique ne 1 302 347. En aval de l'orifice de vidange 163 est également disposée la soupape d'écoulement 18. Celle-ci est, comme déjà mentionné, une soupape à commande électropneumatique qui peut établir ou interdire la communication par l'intermédiaire de l'unité de mesure 17 avec la pompe 19 (voir Figure 1). Les positions relatives de l'appareil de mesure et de la soupape 18 ne sont pas critiques. Lors du fonctionnnement d'éliminateurs suivant l'invention, dont un exemple est l'éliminateur d'air décrit ci-dessus, normalement une seule des soupapes 162 et 18 est ouverte à la fois, l'ouverture de lune d'elles provoquent la fermeture de l'autre ou vice-versa sans aucun chevauchement des ouvertures respectives. En conséquence, une seule des opérations de purge et d'écoulement peut se dérouler à un moment donné quelconque. La soupape de purge s'ouvre une fois que le niveau du liquide est tombé au-dessous de la sonde de niveau bas 166, à condition qu'il reste encore du liquide à l'orifice d'admission sur le détecteur 15.La soupape de purge reste ouverte pendant un intervalle temporisé, à moins que le niveau de liquide n'atteigne plut tat la sonde de niveau haut 165, puis elle se ferme dans les deux cas Le liquide arrivant déplace l'air à travers la soupape de purge ouverte, la sortie du récipient 16 étant obturée par la soupape 18 alors fermée Une fois que la soupape 162 est fermée, la soupape 18 se rouvre et la mesure reprend tant que de l'air ne s'accumule pas de nouveau pour provoquer une purge. Lorsque le détecteur 15 ne peut détecter de liquide, par exemple en raison du fait que l'élimination de l'orifice 10 a cessé, alors, m#me si le liquide tombe au-dessous de la sonde de niveau bas 166, la soupape de purge 162 ne s'ouvre pas, mais la soupape d'écoulement 18 est maintenue ouverte, de sorte que la pompe peut fonctionner sous une commande séparée pour balayer l'installation et la mettre à sec, La Figure 3 représente un schéma symbolique d'un montage de commande tel que celui qui est installé dans la partie supérieure de 1'éliminateur sur la Figure 2. Le montage de commande utilise des éléments logiques classiques de tout type convenable. trées de la porte NON-ET 34. La sortie de la porte NON-ET 32 est agencée de manière à déclencher un temporisateur formé par le monostable Mu2 à chaque transition du niveau logique "1" au niveau logique de référence "O". Le signal de sortie du temporisateur MS2 appliqué à la porte 34 est maintenu au niveau "1" pendant une période d'environ 20 secondes après chacune des transitions de ce genre à son entrée. la sortie de la porte NON-ET 34 est donc au niveau "O" lorsque le temporisateur MS2 fonctionne et lorsqu'il y a du liquide sur la sonde 15 mais non sur les sondes 165, 166. Lorsque la sortie de la porte NON-ET est au niveau "1", cela signifie que# la soupape de purge 162 doit être fermée et que la soupape de déclenchement 18 doit être ouverte. A cet effet, des éléments de commande convenables DRV et DRR sont prévus pour commander l'alimentation en air comprimé des soupapes électropneumatiques. Un inverseur INV R est prévu pour assurer que, lorsque l'une des soupapes s'ouvre, l'autre se ferme en réponse à un même changement de niveau, ce qui évite tout chevauchement des ouvertures respectives des soupapes. (Des commutateurs de commande manuelle indépendants sont également prévus). Le fonctionnement de montage est le suivant, en supposant qu'initialement l'installation commandée soit à sec et au repos avec la soupape de purge fermée et la soupape d'écoulement ouverte. Du lait est introduit dans l'orifice d'admission 161 de l'éléminateir 16,et, du fait même de sa présence, il actionne le détecteur 15 et, par l'intermédiaire de l'unité CONV S, les portes 32, 33 et 34 et les éléments de commande DRV et DRR, ce qui ouvre la soupape de purge 162 et ce qui ferme la soupape d'écoulement 18. Le lait continu d'arriver et s'accumule dans le récipient éliminateur où il mouille tout d'abord la sonde de niveau bas 166. Cela provoque un changement à la sortie du circuit CONV L mais ne modifie par la sortie du circuit 31, de sorte que lz soupape de purge 162 reste ou#verte pour permettre à l'air entrarné de s'échapper. Finalement, le lait mouille la sonde de niveau haut 165 et produit un changement à la sortie du circuit CONV H, ce qui fait passer la sortie du circuit 31 à l'état de niveau logique "Ot. La sortie de la porte 34 est commutée au niveau "1" pour provoquer la fermeture de la soupape 162 et l'ouverture de la soupape 18, comme décrit précédemment. Le lait peut maintenant traverser la soupape 18 et, par consequent, l'unité de mesure 17 pour être assuré.La pompe 19 est amorcée par l'écoulement du lait et, du fait qu'elle est de en circuit, elle aspire du lait dans le récipient lininateui et le Gébite à l'orifice de refoulement 192. Si, au cours du fonctionnement, l'air séparé s'accumule dans l'éliminateur 16 de manière à faire tomber le niveau de liquide au dessous de la sonde de niveau bas 166, le signal de sortie du circuit 31 passe de "O" à "1" et provoque la fermeture de la soupape de purge 18.La transition de "1" à "O" à la sortie de la porte 32 déclenche le temporisateur MS2 et il s'écoule une période de 20 secondes pendant laquelle la soupape de purge reste ouverte à moins que les deux sondes 165, 166 ne se trouvent mouillées, auquel cas le changement résultant de l'état de sortie de la porte 32 passe outre à l'action du temporisateur, ferme la soupape de purge et ouvre la soupape d'écoulement. Cette disposition-assure une protection contre un épanchement de lait à travers ia soupape de purge ou de brusques débordements, ce qu'on limitait jusqu'à présent en plaçant la soupape de purge à l'extrémité supérieure d'un tuyau partant de l'éliminateur. A la fin de la période temporisée, la soupape de purge se ferme et la soupape d'écoulement se rouvre, même si les sondes de niveau haut et de niveau bas sont encore sèches.Cela permet le balayage du lait résiduel hors de l'installation. De cette manière, tout le lait livré est mesuré et l'installation est complètement à sec après la mesure d'une livraison. Jusqu'à présent, dans les installations fonctionnant par voie humide, le balayage du système par la pompe étant délibérément évité. Les imprécisions et les incertitudes de mesure sont ainsi considérablement réduites du fait que chaque livraison d'un fournisseur individuel est généralement mesurée séparément sans quton utilise une partie d'une livraison antérieure comme par le passe. Il va de soi que l'éliminateur et le dispositif de commande décrits ci-dessus peuvent être utilisés pour des liquides autres que le lait et pour des gaz entrainés autres que l'air. Par exemple, dans un traitement chimique utilisant un gaz précieux ou toxique. On pourrait se servir de l'éliminateur pour séparer et récupérer le gaz en reliant la soupape de purge à une conduite convenable. Si une mesure est nécessaire, le gaz pourrait être réin jecté dans le flot de liquide après mesure de ce dernier. En outre, 1'éliminateur pourrait être utilisé dans une installation à écoulement exclusivement par gravité. Dans l'exemple décrit ci-dessus, l'éliminateur est purgé à l'atmosphère. Les commandes sont agencées de manière à répondre à des conditions de l'installation de telle manière qu'une seule des soupapes de purge et d'écoulement soit ouverte à la fois. Toutefois, lorsque la soupape de purge est reliée à une conduite d'échappement, comme par exemple dans un traitement chimique, il peut devenir possible de permettre aux deux soupapes de s'ouvrir simul tanément du fait qu'un ensemble de conditions plus restreint existe. Par exemple, la purge pourrait être autorisée alors que le liquide s'écoule à condition que la pression dans l'éliminateur audessus du liquide soit supérieure à celle qui règne dans la conduite d'échappement. L'ouverture de la soupape de purge peut alors être commandée par référence à la présence de liquide sur la sonde d'admission 15 de façon que ladite soupape reste ouverte en l'absence de liquide pour améliorer le balayage, ou bien de façon qutel- le se ferme pour empêcher une circulation de gaz entre l'orifice d'admission et 11 évent. REVENDICATIONS 1. Appareil de traitement de liquide caractérisé en ce qu'il comprend un récipient éliminateur comportant un orifice d'admission et un orifice de vidange pour un liquide ainsi qu'une soupape de purge pour évacuer un gaz et/ou une vapeur à partir du récipient ; récipient au cours du fonctionnement duquel un gaz et/ ou une vapeur entraînés dans le liquide sont séparés de celui-ci et s'accumulent, jusqu a ce qu'ils soient purgés dans le récipient; une pompe reliée a l'orifice de vidange par l'intermédiaire d'une soupape d'écoulement pour pomper du liquide à partir du récipient; et des moyens de commande comprenant un moyen de détection de niveau de liquide dans le récipient et un moyen de détection d'admission de liquide pour détecter l'alimentation en liquide du récipient.Ces moyens de commande étant capables, en réponse au niveau de liquide détecté dans le récipient, de commander la soupape de purge et la soupape d'écoulement de manière à évacuer le gaz et/ou la vapeur accumulés à travers la soupape de purge et de manière à tendre à empêcher le gaz et/ou la vapeur accumulés de traverser l'orifice de vidange, et lesdits moyens de commande étant en outre capables, en réponse a une interruption de l'alimentation détectée par le moyen de détection d'admission, d'ouvrir la soupape d'écoulement pour permettre à la pompe de balayer au moins le récipient éliminateur. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande sont agencés de manière a permettre à une seule des soupapes de purge et d'écoulement d'être ouverte a un instant donné quelconque. 3. Appareil suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un moyen de temporisation pouvant être actionné en fonction du niveau de liquide détecté dans le récipient pour provoquer l'ouverture de la soupape de purge pour un temps prédéterminé. 4. Appareil suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la pompe est reliée à l'orifice de vidange non seulement par la soupape d'écoulement précitée mais encore par un débitmètre, l'agencement étant tel que la pompe puisse balayer le débitmètre aussi bien que le récipient.