Brevet FR2486411A1 — publié le 19820115

La présente invention a pour objet un système de pulsation plus spécialement destiné aux colonnes prévues pour la mise en contact d'une première phase liquide avec une seconde phase solide, liquide ou gazeuse, notamment en vue de l'extraction d'une substance renfermée par la seconde phase et soluble dans la première. On sait que ces colonnes comprennent un garnissage intérieur, par exemple à plateaux perfores et/ou tronqués, à travers lequel on fait circuler les deux phases en sens inverse. En vue d'améliorer le contact entre celles-ci et de faciliter leur circulation (plus particulièrement dans le cas où la seconde phase est faite de solides divisés), on a eu l'idée d'impartir des pulsationsà la masse liquide remplissant la colonne. Divers moyens ont été proposés à cet effet. Au début l'on a fait osciller les plateaux de garnissage, ce qui constituait une solution délicate et coûteuse à réaliser. On a utilisé un gaz sous pression agissant de façon pulsante sur le liquide du pied de la colonne par l'intermédiaire d'une canalisation verticale jouant le rôle de joint hydraulique propre à isoler la colonne de l'espace à gaz, mais ce système consomme beaucoup d'énergie. La solution la plus employée à l'heure actuelle consiste à relier le pied de la colonne à un cylindre dans lequel on fait osciller un piston.L'inconvénient est que le piston doit être étanche dans son cylindre, ce qui implique des frottements importants avec l'usure que ceux-ci provoquent, qu'il est soumis à la pression hydrostatique régnant au pied de la colonne, ce qui entraine des efforts exagérés sur les mécanismes bielle-manivelle de commande et qu'il est en contact avec le liquide renfermé par la colonne, lequel peut parfois être corrosif. Pour éviter ce dernier inconvénient on a songé à interposer des membranes ou soufflets isolant un liquide intermédiaire entre eux-mêmes et le piston, mais cela ne résoud pas les autres problèmes. L'invention vise à permettre de réaliser un système de pulsation qui ne comporte pas les inconvénients signalés. Conformément à l'invention un système de pulsation, notamment pour colonnes du genre précité, comprend un piston mobile dans un cylindre, mais sans dispositifs d'étanchéité entre sa périphérie et la paroi du cylindre, tandis qu'il est prévu des moyens assurant substantiellement l'équilibre au repos des pressions sur l'une et l'autre face dudit piston. Dans une forme d'exécution préférée, les moyens précités sont constitués par une chambre à gaz sous pression. On comprend que l'absence de dispositifs d'étanchéité entre le piston et le cylindre réduit considérahlement les frottements et l'usure. Il est d'ailleurs possible de les éliminer complètement en guidant positivement la tige du piston. En raison de l'équilibre des pressions au repos, les fuites qui apparaissent en fonctionnement entre le piston et le cylindre restent d'importance très limitée et ne gênent nullement. Par ailleurs cet équilibre fait disparattre les efforts que doivent supporter les mécanismes bielle-manivelle ou équivalents dans les systèmes connus du fait que la pression hydrostatique n'agit que sur l'une des faces du piston. Il permet en outre d'utiliser des pistons relativement légers. Dans une variante simplifiée le cylindre, prévu vertical constitue en même temps la chambre à gaz sous pression. On aboutit ainsi à une construction particulièrement simplifiée, peu coûteuse et néanmoins très efficace. 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 vue schématique montrant une colonne équipée d'un dispositif de pulsation établi suivant une première forme d'exécution de l'invention. Fig. 2 est une vue partielle correspondant à une variante. La colonne 1 représentée en fig. 1 est du type classique à plateaux tronqués 2. Elle comprend une chambre supérieure 3 et une chambre inférieure 4. Si pour fixer les idées on suppose qu'il s'agit de traiter des solides divisés (graines par exemple) par un solvant pour en extraire une substance telle qu'une huile, ces solides arrivent dans la chambre 3 par une canalisation 5 débouchant dans le bas de celle-ci, tandis que le solvant est introduit dans la chambre 4 par une tuyère 6. Le solvant enrichi sort par une canalisation 7 qui s'ouvre dans la chambre 3 au-dessus du débouché de la canalisation d'amenée 5 précitée et les solides épuisés sont évacués à partir de la chambre 4 par une canalisation inférieure 8 pourvue d'un sas ou autre pour éviter la vidange du liquide. Une canalisation d'évent 9, normalement ouverte#, est prévue dans le haut de la chambre 3. La chambre 4 communique par une canalisation à forte section 10 avec l'une des extrémités d'un cylindre 11 dans lequel est disposé un piston 12 dépourvu de dispositifs périphériques d'étanchéité (ce qu'on a indiqué en figurant volontairement un jeu manifestement exagéré entre le piston et le cylindre). La tige 13 de ce piston traverse un joint coulissant 14 et reçoit l'action d'une bielle 15 articulée à une manivelle 16. Dans l'exemple représenté la tige 13 se prolonge au-delà du piston 12 pour traverser un palier de guidage 17, l'étanchéité étant assurée sans joint coulissant par une douille allongée 18. Le piston est ainsi totalement supporté et ne vient pas au contact de la paroi du cylindre. L'extrémité du cylindre 11 opposée à la canalisation 10 est reliée par une autre canalisation à fort diamètre 19 avec une chambre ou cloche à gaz sous pression 20. On a représenté en 21 la canalisation qui permet de régler au degré voulu le remplissage gazeux de cette chambre. On comprend qu'en raison de la non-étanchéité de l'ensemble pistoncylindre la chambre 20 équilibre au repos la pression hydrostatique transmise par la canalisation 10. Le piston 12 est donc alors totalement libre et pendant la marche tout l'ensemble du système n'a à encaisser que les efforts dynamiques résultant de l'oscillation du piston. Le jeu entre celui-ci et le cylindre peut être tenu à une valeur telle que les fuites ne gênent nullement le fonctionnement et ne provoquent pas une consommation d'énergie notable. Par ailleurs on évite tout frottement et toute usure entre le cylindre et le piston, lequel peut être réalisé sous forme relativement légère puisqu'il n'a plus de poussée hydrostatique à supporter. La variante représentée en fig. 2 se distingue de la forme d'exécution précédente sur deux points. Tout d'abord sur la canalisation 10 on a interposé une chambre intermédiaire 22 renfermant une membrane séparatrice 23. Cette disposition en elle-même connue, et qui est d'ailleurs également applicable au cas de fig. 1, permet d'isoler l'ensemble piston-cylindre du liquide de la colonne, lequel peut en certains cas être corrosif. On prévoit alors de l'autre coté de la membrane 23 un autre liquide tel par exemple qu'une huile neutre. t Mais la différence la plus importante par rapport à la forme d'exécution précédente est qu'ici le cylindre 24 joue en même temps le rôle de chambre à gaz sous pression. A cet effet il est disposé verticalement, comme montré. Quant au piston, ici référencé 25, il est établi sous la forme d'un corps cylindrique creux ouvert en direction du bas à la façon d'un piston de moteur. Sa tige 13 traverse le joint coulissant 14, puis est guidée par le palier coulissant 17 prévu au-dessus du cylindre. On règle le volume de gaz dans la partie-haute 24a du cylindre ou chambre 24 de façon que le piston 25 reste toujours immergé au moins en partie, de sorte que le fonctionnement est alors'le même que dans le cas de fig. 1. Pour éviter la présence à l'intérieur de ce piston de poches d'air qui pourraient amortir les pulsations de façon indésirable, on peut prévoir dans son fond un orifice d'évent 25a de très faible diamètre auquel on peut d'ailleurs associer un clapet unidirectionnel 25b de façon que l'air puisse sortir lors de la course descendante, mais que sa rentrée soit impossible quand le piston remonte. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précede n'a 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. REVENDICATIONS 1. Système de pulsation pour colonne d'extraction ou autre, du genre comprenant un piston oscillant dans un cylindre, caractérisé en ce qu'il nty est pas prévu de dispositif d'étanchéité entre le piston (12, 25) et la paroi du cylindre (11, 24), tandis que des moyens assurent substantiellement l'équilibre des pressions au repos sur l'une et l'autre face du piston. 2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'égalisation des pressions sur l'une et l'autre face du piston (12, 25) sont constitués par une chambre à gaz sous pression (20, 24a). 3. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tige (13) du piston (12, 25) est guidée positivement de façon que le piston se déplace sans venir au contact de la paroi du cylindre (11, 24). 4. Système suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la tige (13) du piston (12) traverse les deux fonds du cylindre (11)s savoir l'un à travers un joint coulissant (14) à la façon connue et l'autre à travers un palier (17) fermé de façon étanche par une douille (18) de longueur appropriée. 5. Système suivant la revendication 1, avec cylindre vertical, caractérisé en ce que le haut (24a) de ce cylindre est rempli de gaz de manière à jouer le rôle de chambre à gaz sous pression. 6. Système suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le piston (25) est en forme de cylindre allongé. 7. Système suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le piston (25) est prévu creux et s'ouvrant vers le bas, à la façon connue dans les moteurs, son fond comportant un orifice d'évent (25a). 8. Système suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'au trou d'évent (25a) est associé un clapet unidirectionnel qui permet au gaz de sortir du piston (25), mais lui interdit d'y rentrer. 9. Colonne pulsée, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un système de pulsation suivant l'une quelconque des revendications précédentes.