Brevet FR2426288A1 — publié le 19791214

Invention se rapporte à un procédé de régulation de la flottabilité d'un réceptacle, en fonction de la variation de la charge en liquide qu'il contient en vue de maintenir son ouverture supérieure à un niveau pratiquement constant par rapport à sa ligne de flottaison et donc par rapport au niveau du liquide extérieur dans lequel plonge ce réceptacle, et plus particulièrement mais non. ex- clusivement à un niveau o'1'où ouverture affleure la surface du li- quide extérieur. Elle se rapporte également au réceptacle mettant en oeuvre ce procédé de régulation, que le liquide extérieur dans lequel ce réceptacle est destiné à être plongé soit constitué par celui d'un réservoir, d'un étang, d'un lac ou même de la mer. le domaine d'application de l'invention est notamment celui du prélèvement d'un produit solide ou liquide surnageant à la surface d'un liquide dans lequel plonge le réceptacle et/ou plus spécialement de la séparation de deux liquides qui ne se dissolvent pas l'un, l'autre et dont les poids spécifiques diffèrent assez pour que, par décantation, ils se séparent en deux couches. Pour assurer cette opération, on comprend que 11 ouverture supérieure du réceptacle doit être maintenue à un niveau pratiquement constant, situé entre les plans inférieur et supérieur de la nappe du produit qui surnage, afin que ce produit, par écoulement naturel, franchisse le bord de l'ouverture et pénètre ainsi dans le réceptacle. Le produit pénétrant dans le réceptacle augmente évidemment le poids total du réceptacle, poids qui, s'il n'est pas compensé par une augmentation du volume immergé, modifiera la flottabilité et provoquera la coulée du re#ceptacle. En effet, on sait que la flottabilité d'un corps immergé est la force résultant du poids total de ce corps opposé à la poussée de l'eau subie par le volume immergé, c'est-à-dire, à la poussée d' Ârchimède. Si le volume immergé est suffisant pour que le poussée équilibre le poids du corps, celui-ci surnage, la flottabilité est dite positive, alors que si le volume immergé est insuffisant, le poids du corps l'emporte sur la poussée, le corps s'enfonce, la flottabilité est alors dite négative. Par exemple,dans le cas où le liquide dsns lequel le receptacle plonge est de l'eau douce, dont la densité est de "1", à chaque augmentation du poids total de un kilogramme, doit correspondre une augmentation du volume immergé de un décimètre cube, soit, pour un réceptacle ayant une section de un mètre carré, une augmentation de la profondeur immergée de un millimètre. Concernant un b#teau, où les proportions restent sensiblement les mêmes puisque la densité moyenne de l'eau de mer (t,026) diffère très peu de celle de l'eau douce, afin de compenser les variations de charges, une réserve de flottabilité est évidemment prévue. Elle est alors constituée par le volume émergé de la coque et donc, en corrélation, par la hauteur réservée entre la ligne de flottaison et le point le plus bas du bord de la coque. Si, par rapport à la ligne de flottaison et en fonction de la charge, la hauteur du bord de la coque d'un baeaw peut varier, il n'en est pas de nême dans le cas d'un receptacle destiné à l'opération viaée plus haut pour laquelle l'orifice doit demeurer entre les plans inférieur et supérieur de la nappe du produit à prélever. En effet, si I1 ouverture de ce receptacle remonte,le produit qui surnage ne peut plus s'y engager et si ltouserture de ce receptacle descend, c'est le produit de la nappe inférieure qui s'y engouffre. C1 est pourquoi un résultat que l'savention vise à obtenir est une régulation de la flottabilité d'un réceptacle en fonction de la variation de sa charge en vue de maintenir son ouverture supérieure à un niveau pratiquement constant par rapport à sa ligne de flottaison. À cet effet, l'invention a pour objet un procédé de régulation du type cité plus haut notamment caractérisé en ce qu'on loge dans y le réceptacle, un flotteur pour qu'il/évolue enfonction du niveau du liquide qui s'y introduit et donc en fonction de la charge en produit liquide,par voie de conséquence en fonction du poids total du réceptacle,et d'autre part, en synchronisation avec les évolutions du flotteur, on expanse plus ou moins le volume du récep- tacle entre la partie haute présentant l'ouverture supérieure et le reste de ce réceptacle, afin de compenser toute modification de charge par une modification de volume et donc de la poussée destinée à équilibrer cette charge. Elle a également pour objet le réceptacle mettant en oeuvre ce procédé de régulation. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description í- après faite, à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement Figure 1 : le réceptacle plongé' dan8 le liquide d'un bac de décantation Ligure 2 : vue à plus grande échelle, une variante de réalisa- tion du réceptacle; Figure 3 : vue à plus grande échelle, une variante de réalisa tion de la partie expansible de ce réceptacle; Pagure 4 : vue à plus grande échelle, une variante de réalisa- tion du flotteur. Figure 5 : une autre variante de réalisation du réceptacle. Selon 1' invention,, on plonge le réceptacle I dans le liquide 2 d'un bac de décantation 3. Â la surface 4 du liquide 2 surnage un liquide 5 qui est donc plus léger que le liquide 2. Selon une caractéristique essentfelle de l'invention, le réceptacle est expansible entre, d'une part, sa partie haute 6 présen 7 tant un orifice de remplissage/, et, d'autre part, sa partie in iérieure 8 portant le fond 9 de ce réceptacle. Â cetéffet, le réceptacle est réalisé en deux parties distinctes 6 et 8 reliées entre elles de manière étanche. Par exemple, (fig. 3), la partie haute,dite également section mobile, comprend principalement un élément tubulaire de section cylindrique ou prismatique qui s'engage télescopiquement dans un élément tubulaire 10 de section complémentaire, porté par la partie inférieure 8. L'étanchéIté de cet assemblage télescopique peut outre assuré par des Joints détanchéSté (non représentés) ou par un manchon souple Il (fig. 3). Dans un autre exemple (fig. 2), la partie haute 6 ou section mobile consiste par exemple en une bague 12 associée aux bords 13 de la partie inférieure 8 par un soufflet 14. La partie haute 6 est portée par un flotteur 15 logé dans ce receptácle expansible De ce fait, toute variation de la hauteur du liquide 16 présent dans la partie inférieure 8 entrain une variation dans le même sens de la hauteur de la partie haute 6 par rapport à la partie inférieure 8 et donc une modification du volume du receptacle 1. Binai, à toute introduction du liquide dans le réceptacle 1 et donc à toute augmentation du poids de ce receptacle, doit correspondre une augmentation de volume correspondant au volume de liquide extérieur que représente cette augmentation de poids, afin que la poussée d'Arrhimède npn maintienne la valeur initiale de la flot tabilité. par lestage ou par adaptation ainsi, après un réglage i#tiaI/de la distance entre le flotteur 15 et la partie haute 6 de manière à ce que l'orifice supérieure 7 affleure la surface supérieure 17 de la nappe 5 du liquide qui surnage, dans le réceptacle, pourra s 'écouler ce liquide qui aurna- geait sans que l'augmentation de poids fasse sombrer le tout. Le fond 9 du receptacle peut présenter un orifice 18 raccordé 19 à une tubulu!7tie prélèvement du liquide récupéré 16 qui, par un moyen mécanique tel une pompe ou par simple syphonnage (figure 1) parvient à un récipient 20 situé hors du liquide extérieur 2. Par rapport à la partie inférieure 8 du réceptacle, le flotteur 15 descend avec:ia partie haute 6, lorsqu'on prélève ainsi une partie du liquide récupéré t6, cela réduit alors le volume du récepta- cle proportionnellement à la perte de poids due au prélèvement. Comme indiqué plus haut, en vertu du principe dtArchimède, la variation de volume doit outre égale au volume de liquide extérieur 2 qui correspond à la variation de charge à équilibrer et il faut évidemment tenir compte de la différence de densité. Par ailleurs, pour des raisons de sécurité, on a intérê à compenser excessivement les augmentations de charges, quitte à obtenir par cela un écoulement intermittent vers le--receptacle du fait d'une remontée de l'ouverture supérieure 7 au-dessus du plan supérieur 17 da liquide à récupérer et qu'il faudra alors attendre un puisage suffisant du réceptacle I pour permettre à nouveau ledit écoulement. Par un choix Judicieux de ses caractéristiques dimensionnelles un tel réceptacle atteint une position d'équilibre et se stabilise donc dans une position d'affleurement. Cette compensation excessive est obtenue naturellement par une section au niveau du flotteur identique à celle au niveau de la partie expansible puisque le liquide récupéré a une densité inférieure à celle du liquide extérieur qui de ce fait, à poids égal, occupe un volume inférieur. Néanmoins, il est clair que cette compensation peut être accentuée, ou même amenuisée par une disposition inverse de celle décrite en vue de l'accentuation. Pour cette accentuation de la compensation, on peut par exemple réduire la section de la partie 21 où évolue le flotteur 15 par rapport à la section de la partie expansible ?2 (figure 2). Afin de réduire la section disponible dans la zone où évolue le flotteur, au lieu de réaliser les parois du réceptacle selon deux sections différentes, on peut également introduire un élément dans le fond de ce réceptacle. Par exemple (fig 4), au centre du fond 9 du réceptable Isera fixé un noyau 23 et le flotteur 15 aura alors avantageusement une forme annulaire, ceinturant ce noyau 23. Dans le même but, à savoir l'accentuation de la compensation, au lieu de jouer sur les dSEérenoes de section, on peut encore recourir à un moyen multipliant la valeur des déplacements du flotteur. Par exemple (fig. 5), le flotteur 15 agira sur le point d'appui médian 24 d'un levier 25 dont les points d'appui extrêmes 26, 27 seront articulés, l'un (26) sur la partie inférieure 8 du réceptacle 1, l'autre (27) à la base d'une tringle 28 de manoeuvre de la partie haute 6 de ce réceptacle 1. Dans l'exposé ci-dessus on a supposé que par l'orifice 18 et la tubulure 19 on procédait à une évacuation sensiblement continue du fluide s'engageant dans le réceptacle. Dans le cas où cette évacuation continue serait irréalisable, ou non souhaitable; le récipient flotteur pourra être conçu de façon à stocker le liquide récupéré. il suffira dans ce cas (fig. 5) qu'il soit par exemple : - conçu d'une capacité suffisante, - prévu pour une récupération discontinue du liquide récupéré stocké à I1 intérieur. Afin de limiter les possibilités d'expansion à une valeur semblable à celle retenue en évacuation continue, on peut préalablement lester le réceptacle avec du liquide extérieur et munir le réceptacle d' une pompe 29 lui permettant de refouler dans le plan liquide à traiter, le liquide le plus lourd 30 au fur et à mesure de la récupération du liquide plus léger flottant. A ces éléments assurant le fonctionnement fondamental du système, divers dispositifs annexes pourront etre ajoutés pour assurer des opérations annexes ou des conditions de sécurité. Parmi ces dispositifs annexes possibles on peut citer : - crochets et dispositifs dtaccrochage pour mise à l'eau et re levage éventuel, la - tamis 31 sur l'orifice de#ec.t#n mobile évitant toute entrée de corps étrangers pouvant porter préjudice à la liberté de mouvement du flotteur interne, - tamis à l'intérieur du récipient flotteur dans le cas de récu pération de pulvérulents ou de produits granuleux flottants, - tuyauterie de reprise du liquide récupéré dans le cas de dispo sitif avec stockage interne du liquide récupéré, - flotteur de sécurité évitant le naufrage du dispositif, ce nau frage pouvant survenir accidentellement sur une fuite des élé ments rigides ou du soufflet ou du manchon souple, - dispositif de chaufage dans le cas ou le liquide léger de sur face présente une viscosité insuffisante (cas du mazout en mer). #V#ICÂTIONS 1 - Procédé de régulation de la flottabilité d'un réceptacle, en fonction de la variation de la charge en liquide qu'il contient en vue de maintenir son ouverture supérieure à un niveau pratiquement constant par rapport à sa ligne de flottaison et donc par rapport au niveau du liquide extérieur dans lequel plonge ce réceptacle, et plus particulièrement, mais non exclusivement, à un ni;; veau où l'ouverture affleure la surface du liquide extérieur, ce procédé étant c a r a c t é r i-s é en ce qu'on détermine le niveau du produit qui s'introduit dans le réceptacle et donc tant la charge en produit que, par voie de conséquence, le poids total du réceptacle et d'autre part, en synchronisation avec les évolutions du niveau, on expanse plus ou moins le volume du réceptacle entre la partie haute présentant Il ouverture supérieure et le reste de ce réceptacle, afin de compenser toute modification de charge par une modification de volume et donc ae la poussée destinée à équilibrer cette charge. 2 - Réceptacle mettant en oeuvre le procédé de régulation selon la revendication I et ce quel que soit le liquide extérieur dans lequel ce réceptacle est destiné être plongé # savoir celui, d'un réservoir, d'un étang, d'un lac ou même de la mer, ce réceptacle étant caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens permettant l'expansion de son volume, entre sa par tie haute présentant l'ouserture supérieure et sa partie in inférieure portant le fond du réceptacle, - un lecteur de niveau logé dans le réceptacle, - au moins un moyen de synchronisation des variations de niveau et des mouvements de la partie haute du réceptacle afin de synchroniser l'expansion du volume et l'élévation du niveau du produit introduit dans le réceptacle. 3 - Réceptacle selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens permettant l'expansion de son volume consistent en - une section mobile réalisant la partie haute du réceptacle et - un dispositif assurant l'étanchéSté de l'assemblage entre la partie haute et la partie inférieure du réceptacle. 4 - Réceptacle selon la revendication 3 caractérisé en ce que la section mobile est un élément tubulaire qui s'engage télesco piquement dans un élément tubulaire, de section complémentaire, porté par la partie inférieure. 5 - Réceptacle selon la revendication 4 caractérisé en ce que le dispositif åssurant l'étanchéité est un manchon souple. 6 - Réceptacle selon la revendication 3 caractérisé en ce que la section mobile a une section tubulaire et s'associe à la partie inférieure par un soufflet étanche. 7 - Réceptacle selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 le lecteur de niveau est un flotteur et en ce que caractérisé en ce que / la section ou évolue le flotteub est réduite par rapport à celle où est permise l'expansion. 8 - Réceptacle selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que le flotteur est associé à la partie haute par 1' intermédiaire d'un levier. 9 - Réceptacle selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 caractérisé en ce que le fond du réceptacle est perçé d'un orifice qui est raccordé à une tubulure de vidange. 10 - Réceptacle selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 caractérisé en ce que dans le réceptacle plonge une tubulure d' as- piration d'une pompe d'évacuation dutizide présent au fond du réceptacle.