Brevet FR2386327A1 — publié le 19781103

L'invention concerne un séparateur pour liquides légers tels qu'huile, essence, benzine ou similaires à partir d'eau, comprenant une cuve qui est traversée par le courant dans sa direction longitudinale et dans laquelle sont disposées plusieurs plaques parallèles qui s'étendent dans sa direction longitudinale. On contact, d'après t'ErdUl und Kohle, Erdgas, Petrochemiet, 1961, p. 742, le procédé consistant à disposer dans un séparateur d'huile un certain nombre de plaques horizontales ou inclinées dans la direction transversale de la cuve. Ces plaques ont pour fonction de diminuer le trajet que les gouttelettes d'huile ont à parcourir dans leur course ascendante. De cette manière, le degré de séparation peut être amélioré dans une mesure appréciable ou ltencombrement en longueur du séparateur, nécessaire pour la séparation, peut Autre réduit. Mais ce séparateur connu a pour inconvénient que les plaques horizontales ou obliques ne permettent pas un nettoyage efficace de la cuve du séparateur pour la débarrasser des dépits de boue. Pour cette raison, l'empilement de plaques doit ttre complètement extrait du séparateur à intervalles réguliers, de sorte que l'on puisse nettoyer d'une part cet empilement de plaques lui#mAeme et d'autre part la cuve du séparateur et les débarrasser des sédiments. Or, il existe de nombreuses applications et conditions d'installation pour lesquelles un séparateur dont l'empilement de plaques doit être extrait est inutilisable et, en conséquence, le principe consistant à améliorer le degré de séparation par des garnitures qui réduisent la longueur de course ascendante n'est pas applicable. Le but de l'invention est de fournir un séparateur de liquides légers du genre défini, qui se prete facilement à l'élimina- tion de dépôts de boue, mais présente néanmoins un degré de séparation très élevé. Ce but est atteint d'après l'invention par le fait que les plaques sont disposées verticalement. Du fait de cette disposition verticale, les plaques elles#meAmes et le fond de la cuve peuvent titre débarrassés facilement des sédiments, par exemple en introduisant par le haut des dispositifs d'aspiration à travers les intervalles entre les plaqueSs. Mais d'autre part, on a constaté avec surprise que des plaques, mame dressées verticalement, sont en mesure de produire une augmentation appréciable du degré de séparation. Cela est surprenant, car le principe de la réduction de la longueur de course ascendante des gouttelettes d'huile n'est pas mis à profit avec des plaques verticales.Au lieu de cela, les gouttelettes d'huile doivent parcourir toute la hauteur entre les plaques pour atteindre la surface. En dépit de cela, les plaques verticales produisent une amélioration sensible de la séparation, ce qui s'explique d'une part par une tranquillisation de l'écoulement et par l'abaissement de l'indice de Reynolds et cet effet est d'autre part renforcé par ce qu'on appelle l'effet de coalescence, à savoir une adhérence et une agglomération des petites gouttelettes et particules en dispersion collotdale, favorisées par les plaques verticales, pour donner des formations en gouttes qui sont plus grosses et s'élèvent plus rapidement. Cet effet de coalescence se manifeste d'autant plus activement que les plaques sont plus rapprochées les unes des autres et, pour cette raison, les distances entre plaques sont comprises de préférence, d'après l'invention, entre# quelques centimètres et 5 cm au maximum. Par ailleurs, l'effet des plaques peut être encore renforcé si celles-ci présentent, en coupe verticale, un profil ondulé ou en zig-zag et/ou si elles sont faites d'un matériau possédant des propriétés superficielles hydrophobes et/ou oléophiles ou qu'elles sont garnies d'une couche d'un tel matériau. D'après une forme de réalisation préférée de l'invention, lé nettoyage du séparateur est encore facilité par le fait que les plaques sont montées mobiles dans la direction transversale de la cuve, étant en particulier suspendues par leur extrémité supérieure, au-dessus du niveau du liquide, sur des guides à glissement qui s'étendent transversalement. Dans ces conditions, elles peuvent être rassemblées par glissement d'un côté ou des deux côtés de la cuve, à la main ou. au moyen d'un dispositif transporteur prévu à cet effet, de façon à libérer le milieu de la cuve pour le nettoyage. Des éléments de traction peuvent fixer les écarts précités entre les plaques. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les plaques verticales peuvent être réalisées sous forme d'éléments d'un échangeur thermique pour extraire la chaleur du liquide qui traverse le séparateur. En particulier, les plaques peuvent être réalisées sous forme creuse et être raccordées à des conduites d'admission et d'échappement pour un fluide de transport de la chaleur. On en tire cet avantage que la chaleur contenue dans le liquide peut astre mise à profit. Des échangeurs du genre ici considéré sont fréquemment inclus dans des canalisations d'écoulement pour les eaux usées d'immeubles d'habitation, d'abattoirs,de cuisines, etc. Il est fréquent que ces eaux usées soient nettement plus chaudes que la température ambiante normale.On a déjà fait de multiples propositions pour tirer partie de la chaleur contenue dans ces eaux usées, par exemple au moyen de pompes de chaleur pour le chauffage des pièces ou de l'eau de consommation. A cet effet, les eaux usées devaient passer à travers des échangeurs thermiques particuliers dont la construction était soumise à des exigences spéciales en raison des impuretés entratnées par les eaux usées. L'invention permet désormais de combiner de manière particulièrement simple l'extraction de chaleur à partir des eaux usées et la séparation de matières légères, le séparateur qui est nécessaire de toute façon à cet effet pouvant être équipé de moyens extrêmement simples pour constituer un échangeur thermique. En outre, la séparation des liquides légers dans le séparateur est influencée favorablement par l'extraction de chaleur des eaux usées. Une forme de réalisation de 17 invention est expliquée de façon plus détaillée à l'aide des dessins annexés. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement le séparateur de liquides légers, respectivement en une vue en coupe longitudinale et une vue en perspective. La figure 3 est une vue en plan du groupe de plaques avec un dispositif transporteur. Les figures 4 et 5 représentent schématiquement les éléments de traction prévus aux extrémités supérieures des plaques, respectivement en position d'écartement et de rapprochement mutuel. Les figures 6 et 7 représentent en coupe verticale des profils préférés pour les plaques. La figure 8 est une vue semblable à celle de la figure 2, illustrant un autre mode de réalisation du séparateur. D'après les figures 1 et 2, le séparateur se compose cure parallèlépipédique 1 avec une admission 2, en aval de laquelle est disposée une tôle de chicane 3 pour tranquilliser l'écoulement et distribuer uniformément le liquide sur toute la largeur de la cuve, ainsi qu'un écoulement 4, en amont duquel est disposée une paroi plongeuse 5 destinée à retenir la couche 6 du liquide léger séparé.Dans la cuve est placée une série de plaques parallèles verticales 7 qui sont orientées dans la direction longitudinale de la cuve, s'étendent depuis la région du fond de celle-ci Jusqutau-dessus du niveau8deliquide dans la cuve, sont suspendues par leur extrémité supérieure et sont guidées de façon mobile sur des tiges 9 qui s'étendent transversalement au-dessus de la cuve 1. Les plaques 7 s'étendent sur une partie importante, par exemple sur la moitié environ du trajet parcouru par le courant entre la tôle de chicane 3 et B paroi plongeuse 5 et elles subdivisent la section de passage de la cuve I en une multiplicité de couloirs parallèlés, hauts et étroits, favorisant l'ascension des particules de liquide léger vers la surface. De préférence, les plaques sont séparées par une distance de quelques centimètres seulement, par exemple de 5 cm au maximum, de sorte que la probabilité pour qu'une particule de liquide léger entre en contact avec la surface d'une plaque soit relativement grande. Les plaques sont faites de préférence d'un matériau hydrophobe ou oléophile, par exemple une matière synthétique, ou elles sont garnies d'une couche d'un tel matériau.De ce fait, les particules de liquide léger adhéreront de manière préférentielle sur la surface des plaques et s'y rassembleront par agglomération en particules plus grosses qui remonteront alors rapidement au contact de la surface des plaques ou - après s'en être détachées - entre les plaques. Pour le nettoyage, on peut faire glisser-vers le côté de la cuve les plaques qui sont montées de façon mobile, de sorte que le fond de la cuve soit librement accessible à des tuyaux souples d'aspiration et à des appareils portatifs de curage pour enlever les sédiments. Le déplacement des plaques 7 peut être effectué à la main, mais il est préférable de prévoir un dispositif transporteur pour le déplacement des plaques 7. D'après la forme de réalisation illustrée par la figure 3, ce dispositif transporteur peut être constitué par des channes 10 qui tournent autour de poulies 11 et dont les brins qui se déplacent respectivement dans un sens et dans l'autre sont raccordés en 12 et 13 aux deux plaques 7' et 7n qui sont les plus voisines du milieu de la cuve. Une channe de connexion 14 assure le synchronisme du mouvement des channes 10, produit par un système d'entratnement manuel ou à moteur (non représenté).Lorsque les channes sont mises en mouvement dans le sens des flèches tracées sur la figure 3, les plaques 7t, 7" se déplacent en sens opposés vers les deux parois longitudinales de la cuve, entratnant les autres plaques 7. Lorsque les chaînes sont mises en mouvement dans le sens opposé, elles ramènent les plaques 7', 7" dans leur position de service au milieu de la cuve, les autres plaques 7 étant entratnées par des éléments de traction. Ces éléments de traction peuvent store constitués, comme le montrent les figures 4 et 5, par des biellettes 15 qui sont montées à pivotement aux extrémités des plaques et reçoivent dans une fente de guidage 16 une cheville 17 prévue sur la plaque immédiatement voisine.Dans la position écartée représentée sur la figure 4, les éléments de traction 15 fixent la distance maximum entre les plaques 7, par exemple de 5 cm, tandis qu'ils occupent la position représentée sur la figure 5 lorsque les plaques 7 sont réunies. Les plaques peuvent avoir le profil ondulé représenté sur la figure 6 ou le profil en zig-zag de la figure 7. Il en résulte que les gouttelettes d'huile collotdales ou très finement divisées se fixent en 18 sur les parties de la surface inclinées vers le bas et se réunissent en gouttes plus grosses qui se détachent ensuite des plaques 7 et remontent selon ce qui est indiqué en 19. A l'inverse, il s'accumule, sur les parties de la surface des plaques 7 qui sont inclinées vers le haut, des matières en suspension 20 qui peuvent eAtre également présentes dans l'eau sous forme très finement divisée et qui glissent vers le bas, à partir de ces zones des surfaces, vers le fond de la cuve. Cet effet peut ebtre encore renforcé si l'on ne garnit sélectivement d'un matériau oléophile que les régions des surfaces des plaques 7 qui sont orientées vers le bas (par exemple 21 sur la figure 7), tandis que les régions des surfaces qui regardent vers le haut (par exemple 22 sur la figure 7) ne sont pas revêtues ou sont garnies d'une couche hydrophile. Etant donné qu'en raison de leur disposition verticale, les plaques 7 ne sont soumises ni à des forces hydrauliques latérales, ni à des charges provenant de couches de sédimentation, il suffit de les suspendre par leur extrémité supérieure, comme on l'a représenté dans l'exemple de réalisation ici considéré, et, en outre, les plaques peuvent être faites d'un matériau relativement mince, léger et mEme flexible le cas échéant. L'ensemble du groupe de plaques est relativement léger, il peut tre fabriqué à bon marché et peut meme être installé ultérieurement dans un séparateur déjà existant, ce qui permet d'améliorer considérablement le rendement de séparation de celui-ci.Il est avantageux que, comme dans le cas de l'exemple de réalisation représenté, les plaques ne s'étendent pas complètement jusqu'à l'admission ou l'écoulement, mais qu'un trajet d'écoulement libre soit ménagé entre l'admission et les plaques pour permettre la sédimentation grossière des matières en suspension, et qu'il soit également ménagé, entre l'extrémité des plaques du c8té évacuation et la paroi plongeuse 5, un autre trajet libre dans lequel des gouttes d'huile qui quittent le groupe de plaques à une profoneur relativement grande aient encore suffisamment de temps pour s'élever Jusqu'à la surface. Les plaques n'ont pas besoin de s'étendre vers le haut jusqu'au-dessus du niveau 8 du liquide. Il suffit qu'elles se terminent Juste au-dessous de la couche prévue 6 de liquide léger ou à l'intérieur de cette couche. Dans le cas du séparateur représenté sur la figure 8, les différentes plaques 7 sont réalisées sous forme creuse, c'est-àdire avec une double paroi, et elles sont raccordées, par des tuyaux souples 22, 23 n'emptchant pas le déplacement des plaques 7, à une conduite d'alimentation 24 et à une conduite d'évacuation 25 pour un fluide de transport de chaleur, par exemple l'eau ou l'huile, de sorte que ce fluide traverse les plaques creuses 7, formant ainsi le circuit secondaire d'un échangeur thermique par lequel de la chaleur peut être extraite du liquide dans le séparateur 1. De préférence et comme on l'a indiqué sur la figure 8, l'écoulement du fluide de transport de chaleur à travers les plaques creuses 7 s'effectue à contre-courant de l'écoulement du liquide dans le séparateur 1. Avec ce système, il est possible de prélever de la chaleur dans les eaux usées qui traversent le séparateur 1, ces eaux usées pouvant votre refroidies Jusqu'à une température de + REVENDICATIONS 1. Séparateur pour liquides légers tels qu'huile, essence, benzine ou similaires à partir d'eau, comprenant une cuve qui est traversée par le courant dans sa direction longitudinale et dans laquelle sont disposées plusieurs plaques parallèles qui s'étendent dans la direction de la longueur de la cuve, caractérisé en ce que les plaques 7 sont disposées verticalement. 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque plaque 7 s'étend depuis la région du fond de la cuve 1 Jusqutau-dessus du niveau 8 du liquide dans la cuve. 3. Séparateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les plaques 7 sont faites d'un matériau possédant des caractéristiques superficielles hydrophobes et/ou oléophiles, ou en ce qu'elles sont garnies d'une couche d'un tel matériau. 4. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les plaques 7 présentent en coupe verticale un profil ondulé ou en zig-zag. 5. Séparateur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les plaques ne sont garnies d'une couche hydrophobe ou oléophile que dans les régions de leur surface qui regardent obliquement vers le bas. 6. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les plaques 7 sont montées de manière à pouvoir être déplacées. horizontalement dans la direction transversale de la cuve 1. 7. Séparateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les plaques 7 sont suspendues par leur extrémité supérieure sur des guides de glissement 9 qui passent en pont sur la cuve en direction transversale. 8. Séparateur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les plaques 7 sont reliées par des éléments de traction 15 qui fixent leurs écarts mutuels. 9. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par un dispositif transporteur 10 pour le déplacement des plaques 7. 10. Séparateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif transporteur 10 est réalisé de telle manière que les plaques se déplacent des deux cAotés à partir du milieu de la cuve vers les parois longitudinales de celle-ci. 11. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que des trajets à'écoulement libres dans la cuve 1 sont ménagés respectivement entre l'admission 2, 3 et l'extrémité des plaques 7 du côté entrée et/ou entre l'extrémité des plaques 7 du côté sortie et l'évacuation 4, 5. 12. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les plaques 7 sont réalisées sous forme d'éléments d'un échangeur thermique pour extraire de la chaleur dans le liquide qui traverse le séparateur 1. 13. Séparateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les plaques sont réalisée#s sous forme creuse et sont raccordées à des conduites d'admission et d'échappement 24, 25 pour un fluide de transport de chaleur. 14. Séparateur selon la revendication 13, caractérisé en ce que les plaques 7 sont reliées aux conduites d'admission et d'échappement 24, 25 au moyen de tuyaux souples 22, 23.