Brevet FR2505204A1 — publié le 19821112

Dispositif pour le mélange de fluides en circulation La présente invention concerne un dispositif pour le mélange de deux ou plusieurs fluides en circulation. Dans la demande de brevet français N O 80 27486 déposé le 24 décembre 1980, la Demanderesse a proposé un dispositif comprenant un premier moyen pour diviser l'écoulement venant de l'amont en une pluralité de jets convergents et un second moyen pour modifier la valeur du diamètre des jets. Dans le mode de réalisation qui était proposé, dont le schéma de principe fait l'objet de la figure 1 de la présente demande, et qui comprend une chambre perforée 3 disposée au sein de la canalisation 2 dans lequel circule les fluides de l'amont A vers l'aval B, les jets tels que ai situés vers l'amont du mélangeur sont bien radiaux et donc convergents. Par contre, vers l'aval du mélangeur les jets (a 2, a 3) sont perturbés par l'écoulement longitudinal qui s'instaure de l'amont vers l'aval dans la chambre 3. Il en résulte que la vitesse des jets a une composante radiale de plus en plus faible à mesure que l'on considère les jets situés de plus en plus vers l'amont; les jets opposés ne se rencontrent plus et le mélange se fait mal. Par ailleurs, la modification du diamètre des jets telle qu'elle était prévue dans la demande de brevet précitée, peut entratner également une modification des vitesses radiales des jets conduisant aux mêmes inconvénients que ceux qui viennent d'être mentionnés. Un but de l'invention est de définir un dispositif pour le mélange de deux fluides, fondé sur le même principe de fraction- nement des fluides en jets convergents, mais qui possède des performances accrues et une meilleure sécurité d'emploi pour toutes les valeurs de débit de l'écoulement considéré. L'invention a pour objet un dispositif pour le mélange de fluides circulant dans une canalisation, par fractionnement de l'écoulement en multiples jets convergents, caractérisé en ce qu'il comprend, inséré dans la canalisation une structure cylindrique comprenant un fourreau cylindrique à l'intérieur duquel deux plaques munies d'orifices définissent deux chambres entre lesquelles l'écoulement se partage, l'espace entre les plaques étant cloisonné par une pluralité de cloisons sensiblement perpendiculaires à l'axe du fourreau de manière à constituer des cellules dans lesquelles se dirigent des Jets convergents venant des orifices des plaques, lesdites cellules possédant des ouvertures pratiquées dans le fourreau pour l'évacuation des fluides qui se sont mélangés dans les cellules. Avantageusement, les plaques font entre elles un angle compris entre 15 et 30 degrés ouvert vers l'aval, de façon à rendre plus uniformes les vitesses longitudinales dans les chambres et à améliorer l'écoulement à l'approche des plaques. Dans un mode préféré de réalisation, le fourreau est disposé coulissant dans un premier conduit relié à la canalisation en amont, un second conduit de diamètre supérieur au premier conduit étant fixé à celui-ci et à la canalisation aval, l'écou- lement des fluides mélangés s'effectuant dans la zone comprise entre le fourreau et la paroi interne du second conduit. En variante, le fourreau est muni d'un manchon coulissant dont le déplacement obture successivement les ouvertures du fourreau. L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue schématique expliquant l'art antérieur. la figure 2 est une vue en perspective partiellement arrachée d'un dispositif mélangeur selon la présente invention. les figures 3 et 4 sont des vues en coupe selon les lignes III-III et IV-IV la figure 2. Les figures 5 et 6 représentent le dispositif de l'invention dans diverses positions de fonctionnement. Le dispositif mélangeur représenté dans la figure 2 comprend un conduit amont 10 relié par une bride 11 à une canalisation 3 3- amont 12 représentée partiellement en traits interrompus, et un conduit aval 15 relié par une bride 16 à la canalisation aval 17 représentée partiellement en traits interrompus. Le but du dispositif est de mélanger intimement les fluides arrivant de l'amont pour obtenir en aval un mélange suffisamment homogène et stable pour, par exemple, effectuer des mesures significatives de la concentration de transport de l'un ou de plusieurs des fluides transportés. Les conduits 10 et 15 sont assemblés par brides des 13 et 14. Le dispositif comprend une structure cylindrique disposée dans les conduits 10 et 15: - la structure cylindrique comprend un fourreau cylindrique 9 obturé à son extrémité aval et de diamètre inférieur au conduit 10 pour s'y loger; à l'intérieur du fourreau sont disposées deux plaques perforées ou grilles, 21 et 22, planes, munies de perfo- rations 23; ces deux plaques sont reliées de façon étanche au fond aval du fourreau et sont reliées entre elles à l'amont soit directement soit par une t 8 le déflectrice 24 Cette disposi- tion est destinée à créer deux chambres ( 25, 26) séparant l'écou- lement amont en deux parties et obligeant les fluides à se diviser en multiples jets opposés représentés par les flèches fl de la figure 3. Facultativement les deux chambres amont au-dessus et au-dessous des plaques perforées peuvent être divisées par des cloisons perpendiculaires 31 et 32; ces cloisons contribuent au maintien des plaques dans l'enveloppe cylindrique 9. Dans le cas qui est celui des figures les plaques perforées s'écartent vers l'aval d'un angle compris entre 15 et 30 degrés. Enfin, l'espace compris entre les deux plaques perforées est fractionné en multiples cellules 34 délimitées par les plaques perforées 21 et 22 et par des cloisons 36 perpendiculaires à l'axe général du fourreau. Les jets fl qui convergent vers l'espace 33 compris entre 4- les plaques, s'échappent latéralement par des ouvertures laté- rales ( 38) pratiquées dans le fourreau 9 Grâce à cette disposi- tion, l'écoulement ne vient pas modifier la composante verticale de la vitesse des Jets fi et le mélange se fait aussi bien vers les zones aval du dispositif que vers les zones amont. La structure qui vient d'être définie peut coulisser dans les conduits et dans ce cas, qui est celui des figures, son mouvement est assuré par des pistons 41 et 42 coulissant dans des cylindres 51 et 52 disposés de part et d'autre du conduit 10. Les tiges 61 ( 62) des pistons 41, 42 traversent les brides 13, 14 et sont terminées par des plots 71 ( 72) de fixation et de guidage du fourreau. Le coulissement de la structure permet de régler le débit d'écoulement en obturant une ou plusieurs des cellules 34. Dans la figure 2, on observe qu'une cellule et demie est obturée. Dans la figure 5, toutes les cellules 34 sont obturées le dispositif mélangeur se comporte alors comme une vanne fermée. Dans la figure 6, au contraire, la structure mobile est repoussée complètement en amont; l'écoulement se fait sans turbulence notable, mais sans perte de charge importante. En variante, non représentée, le fourreau 9 peut être fixe et le réglage du débit du mélangeur assuré par un manchon coulissant autour du fourreau. L'invention s'applique notamment au mélange de produits pétroliers. -2505204 -5- REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour le mélange de fluides circulant dans une canalisation, par fractionnement de l'écoulement en multiples jets convergents, caractérisé en ce qu'il comprend, inséré dans la canalisation une structure cylindrique comprenant un fourreau ( 9) cylindrique à l'intérieur duquel deux plaques ( 21, 22) munies d'orifices ( 23) définissent deux chambres ( 25, 26) entre lesquelles l'écoulement se partage, l'espace ( 33) entre les plaques étant cloisonné par une pluralité de cloisons sensi- blement perpendiculaires à l'axe du fourreau de manière à constituer des cellules dans lesquelles, se dirigent des jets convergents venant des orifices des plaques, lesdites cellules possédant des ouvertures ( 38) pratiquées dans le fourreau pour l'évacuation des fluides qui se sont mélangés dans les cellules. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques ( 21, 22) font entre elles un angle compris entre et 30 degrés. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les chambres ( 25, 26) sont munies chacune d'une cloi- son ( 31, 32) perpendiculaire aux plaques et parallèle à l'axe du fourreau. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les-plaques sont réunies à l'amont par une plaque déflectrice ( 24). 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fourreau ( 9) est disposé coulissant dans un premier conduit ( 10) relié à la canalisation en amont, un second conduit ( 15) de diamètre supérieur au premier conduit étant fixé à celui-ci et à la canalisation aval, l'écoulement des fluides mélangés s'effectuant dans la zone comprise entre le fourreau ( 9) et la paroi interne du second conduit. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fourreau est déplacé au moyen d'un vérin ayant une tige fixée par une première extrémité au fourreau et munie à une seconde extrémité d'un piston coulissant dans un cylindre extérieur 6- au premier conduit. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fourreau ( 9) est muni d'un manchon coulissant dont le déplacement obture successivement les ouvertures ( 38) du fourreau.