Brevet FR2522978A1 — publié le 19830916

La présente invention se rapporte à des sépara- teurs à plaques parallèles, pour la séparation de compo- sants en suspension dans un liquide qui circule dans les passages entre les plaques. Dans les séparateurs à plaques, l'alimentation en liquide à traiter s'effectue souvent dans la direction verticale, c'est-à-dire à partir d'une chambre d'alimenta- tion qui communique avec des passages superposés formés entre les plaques du séparateur proprement dit, l'arrivée de liquide débouchant dans cette chambre à son extrémité inférieure ou supérieure. Dans le cas d'un séparateur à flux parallèle à plaques inclinées, une telle chambre d'alimentation sert également souvent d'espace de collecte pour les composants séparés provenant des passages de séparatioh, la dimension de cette chambre, vue dans la direction longitudinale de l'ensemble de plaques, étant alors suffisamment grande pour engendrer une déviation progressive du flux vers l'ex- trêmité d'entrée de l'ensemble de plaques, et ceci de telle façon que le flux d'alimentation soit uniformément réparti sur les passages Si la chambre d'alimentation sert égale- ment de chambre de collecte pour les composants séparés, des chicanes de guidage ou des canaux sont en général pré- vus pour maintenir en dehors du flux d'alimentation les composants séparés sortant de l'ensemble de plaques, ces chicanes ou autres favorisant une répartition uniforme du flux. D'autre part, il existe des séparateurs appelés à flux croisés qui comprennent également des ensembles de plaques inclinées dont la pente est toutefois dirigée trans- versalement à la direction d'écoulement du liquide, de sor- te que les composants séparés entre les plaques peuvent â- tre collectés latéralement par rapport aux passages du flux. La chambre d'alimentation d'un tel séparateur ne sert donc plus à la collecte des composants séparés et elle peut, par conséquent, avoir une dimension plus petite, vue dans la direction longitudinale, de sorte que la dimension globale du dispositif de séparation est diminuée Le flux de li- quide, dirigé principalement verticalement dans cette - chambre, doit donc être dévié vers les passages de l'en- semble de plaques. On a constaté qu'en particulier dans de telles chambres d'alimentation étroites la répartition du flux de liquide sur la hauteur de l'ensemble de plaques devient irrégulière, de sorte qu'il se produit une charge non uni- forme des divers passages de séparation, ce qui influence défavorablement l'effet de séparation. L'invention vise à améliorer l'alimentation dans une telle chambre d'alimentation, de façon à obtenir une charge plus uniforme des passages de l'ensemble de pla- ques. Pour cela, le séparateur à plaques conforme à 1 ' invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de répartition du flux dans la chambre d'alimentation qui ou sont inclinés respectivement vers le haut/vers le bas à partir de la cloison arrière de la chambre d'alimentation, raccordée à l'extrémité inférieure ou supérieure respecti- vement de l'ensemble de plaques, et vers la cloison avant de cette chambre, ce qui permet d'obtenir une répartition du flux telle que les passages de l'ensemble de plaques soient chargés sensiblement uniformément. Dans un premier mode de réalisation du séparateur conforme à l'invention, les plaques de l'ensemble de sépa- ration sont agencées de manière à ce que le plan qui limite le côté d'entrée de cet ensemble s'étende avec une certaine pente entre les cloisons avant et arrière de la chambre d'a- limentation, les plaques elles-mêmes créant ainsi la dévia- tion du flux de liquide. Dans un deuxième mode de réalisation du sépara- teur conforme à l'invention, comportant un ensemble de pla- ques droit usuel, les moyens de répartition sont consti- tués par une grille à barreaux sensiblement horizontaux, cette grille s'étendant avec une pente entre les cloisons arrière et avant de la chambre d'alimentation, les bar- reaux de grille étant situés, en particulier, dans une surface courbe dont la face convexe est tournée vers l'ex- trêmité d'entrée de l'ensemble de plaques. Afin d'agir efficacement sur le flux, on utilise de préférence des barreaux de grille dont la largeur est supérieure à celle des passages entre les barreaux Ces barreaux de grille sont constitués de préférence par des tubes, ce qui, d'une part, permet de diminuer le poids et, d'autre part, a une influence favorable sur l'écoulement du fait de la section transversale circulaire des tubes. Dans les ensembles à plaques de plus grande lar- geur, il peut être avantageux d'utiliser deux raccordements d'alimentation ou davantage, qui sont mutuellement séparés dans la direction latérale de l'ensemble Bien qu'on puis- se obtenir ainsi une meilleure répartition latérale du flux, l'alimentation vers le centre de la chambre d'alimen- tation risque néanmoins d'être plus forte Conformément à l'invention, une plaque de cloisonnement peut être prévue dans la grille, sensiblement à mi-distance entre deux rac- cordements adjacents, cette plaque permettant de ralentir suffisamment le flux à son voisinage pour améliorer la ré- partition du flux à cet endroit En particulier, une telle plaque peut être constituée d'une bande souple entrelacée alternativement sur et sous les barreaux de grille ou tubes adjacents, à travers la grille. La répartition dans le sens de la largeur de 1 ' ensemble à plaques peut être encore améliorée par agence- ment d'une grille supplémentaire sensiblement parallèle à la surface d'entrée de l'ensemble de plaques, les barreaux de cette grille étant dirigéssensiblement transversalement aux plaques de l'ensemble, et en particulier sensiblement verticalement, ces grilles pouvant également dans ce cas être constituées de tubes. Si l'ensemble de plaques est composé de deux sous-ensembles ou davantage, comportant des plaques d'in- clinaison opposée, entre lesquels est placé un conduit de collecte des composants séparés entre les plaques, ce con- duit étant fermé à son côté d'entrée pour empêcher la pé- nétration de liquide, il peut être avantageux de prévoir une grille supplémentaire près de cette fermeturede ma- nière à éviter des turbulences indésirables à l'entrée de l'ensemble de plaques. Dans les deux modes de réalisation, il peut être favorable de prévoir, du côté de l'entrée de la chambre d'alimentation, des grilles de guidage additionnelles qui comprennent, en particulier, des plaques pivotantes, de façon à corriger encore davantage la répartition du flux et à l'adapter à des conditions variables. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses formes de réalisation, non limitati- ves, représentées sur les dessins annexés, dans lesquels: Fig 1 est une coupe schématique très simplifiée de la partie d'entrée d'un séparateur à flux croisés de conception usuelle; Fig 2 est une coupe schématique, encore plus simplifiée, de la partie d'entrée d'une première forme de réalisation du séparateur suivant l'invention; Fig 3 est une coupe simplifiée, correspondant à la figure 2, d'une deuxième forme de réalisation du sépa- rateur suivant l'invention; et Fig 4 et 5 sont des coupes suivant les lignes IV-IV et V-V de la figure 3, respectivement. Sur la figure 1 est représentée une coupe sché- matique verticale de la partie d'entrée d'un séparateur usuel à flux croisés Celui-ci comprend un ensemble de pla- ques 1, composé de plaques superposées et en particulier ondulées, non représentées, avec des passages intermédiai- res de séparation Ces plaques sont inclinées par rapport au plan vertical, un flux de liquide peut s'écouler sensi- blement horizontalement à travers les passages et les com- posants séparés de ce liquide peuvent glisser et s'échap- per transversalement du courant de liquide Ces composants sont ensuite collectés dans une chambre de collecte 2 pour les composants lourds et/ou dans une chambre de collecte 3 pour les composants légers. Le liquide pénètre dans les passages de l'ensem- ble 1 à partir d'une chambre d'alimentation 4 qui est défi- nie par une paroi arrière 5, comportant une ouverture 6 de liaison avec l'ensemble 1, et une paroi avant 7 comportant un orifice d'alimentation 8 qui, dans le cas représenté, est situé du côté inférieur Cet orifice est délimité, par exemple, par un fond conique 9 et, d'autre part, la paroi 7 délimite un passage de coalescence 10 dans lequel le flux d'alimentation est dirigé vers lebas Bien entendu, l'o- rifice 8 peut également être raccordé directement à un con- duit d'alimentation. Le flux qui circule vers le haut dans la chambre 4 doit être réparti sur l'ouverture d'entrée 6 de l'ensem- ble 1 et il doit donc être dévié de 90 degrés Du fait de la distance relativement petite entre les parois 6 et 7, on constate en pratique que cette répartition n'est pas uni- forme, ce qui a pour conséquence que les différents passa- ges entre les plaques de l'ensemble 1 sont inégalement char- gés, de sorte que l'effet de séparation est défavorablement influencé. Le même phénomène se produit lorsque l'orifice 8 est situé du côté supérieur et que le flux de liquide dans la chambre 4 est dirigé vers le bas Pour simplifier la description, on suppose toujours ci-après que l'écoulement est ascendant. La figure 2 représente une première forme de réa- lisation d'un séparateur perfectionné suivant l'invention, dans lequel une répartition plus uniforme du flux peut ê- tre obtenue Dans ce dispositif, les plaques de l'ensemble 1 sont profilées de manière à ce que l'ouverture d'entrée 6 s'étende obliquement entre les parois 5 et 7 Ainsi, les plaques elles-mêmes engendrent une déviation du flux per- mettant d'obtenir une répartition sensiblement uniforme du flux sur la face d'entrée de l'ensemble 1 Si nécessaire, l'écoulement dans la section transversale de la chambre 4 peut être en plus influencé par mise en place, près de l'o- rifice 8, de déflecteurs de guidage 11 qui peuvent, en par- ticulier, être réglables. La forme de réalisation représentée sur la figure 2 nécessite toutefois des plaques de configuration particu- lière et notamment en forme de losange, ce qui peut parfois être un inconvénient En outre, une telle solution n'est pas possible dans un séparateur existant, comme représenté sur la figure 1 La figure 3 illustre une solution diffé- rente, conforme à l'invention, qui convient pour l'utilisa- tion dans un séparateur de type courant. Dans ce dispositif, une grille est placée du cô- té d'entrée de la chambre 4 Elle est constituée d'une plu- ralité de barreaux 12 dirigés sensiblement horizontalement, la grille étant située dans un plan s'étendant obliquement vers le haut, de la paroi 5 à la paroi 7 De préférence, on utilise des barreaux d'un diamètre relativement grand, ce diamètre étant, en particulier, plus grand que la distance entre des barreaux adjacents Il est donc préférable d'uti- liser des tubes creux pour les barreaux, de façon à réduire leur poids, et en outre on peut employer des tubes disponi- bles dans le commerce. On a constaté qu'une telle grille peut créer une répartition d'écoulement telle que le flux se trouve unifor- mément réparti sur l'ouverture 6 Les meilleurs résultats semblent être obtenus lorsque le plan de la grille est légè- rement incurvé vers le haut et une courbure circulaire sem- ble être suffisante Les valeurs les plus favorables de la pente et de la courbure dépendent des autres dimensions, mais elles peuvent en pratique être facilement déterminées par expérience. En pratique, le fond conique 9 placé au-dessous de l'orifice 8 est souvent à double conicité, comme repré- senté en 9 ' et 9 " sur la figure 4, de façon à obtenir une meilleure répartition du flux dans la direction latérale. Il peut alors être souhaitable de fermer complètement la grille sur une petite largeur, à peu près au milieu de la distance entre les demi-fonds 9 ' et 9 ",comme représenté en 13 sur la figure 4, afin de réduire encore le débit dans la partie centrale Cela peut par exemple être réalisé par tissage d'une bande de matière souple alternativement sur et sous les barreaux ou tubes, à travers la grille. Une autre amélioration de la répartition du flux dans la direction latérale de l'orifice 8 peut être obte- nue par mise en place d'une grille supplémentaire 14 à une petite distance à l'avant de l'ouverture 6, cette grille étant constituée par des barreaux ou tubes 15 sensiblement verticaux, comme représenté sur la figure 5 Bien entendu, une telle grille peut également être prévue dans le cas de la figure 2, mais il faut alors donner à la grille une pente adaptée à l'inclinaison de l'ensemble de plaques 1. Si l'ensemble 1 est composé de deux sous-ensem- bles juxtaposés 1 ' et 1 ", avec un agencement des plaques symétrique par rapport à un axe, comme représente schémati- quement sur la figure 5, il peut être avantageux de prévoir, dans la partie centrale de la grille 14, un déflecteur 16 qui est situé à l'avant de la jonction entre les deux sous- ensembles 1 ' et 1 " Cette jonction est en général formée par une chambre d'évacuation pour les composants séparés dans les sous-ensembles Cette chambre s'étend dans la di- rection longitudinale de l'ensemble 1, communique avec les espaces de collecte 2 et/ou 3 et elle est fermée sur la face avant Le déflecteur 16 constitue un écran supplé- mentaire prévu pour supprimer les turbulences indésira- bles dans cette zone. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. Revendications 1 Séparateur à plaques, comprenant un ensemble de plaques superposées sensiblement parallèles et de préfé- rence ondulées, entre lesquelles sont définis des passages dans lesquels un liquide à traiter peut être dirigé, les plaques étant inclinées de façon à ce que les composants qui se séparentdans les passagesdu liquide qui y circule puissent glisser le long des plaques et s'évacuer vers un espace de collecte, ces passages étant reliés, à une extré- mité, à une chambre d'alimentation et à l'autre extrémité à une chambre d'évacuation du liquide traité, un raccorde- ment d'alimentation en liquide débouchant dans la chambre d'alimentation à son extrémité supérieure ou inférieure, l'ensemble étant disposé de manière à ce qu'un écoulement sensiblement vertical soit engendré dans la chambre et dé- rivé vers les passages entre les plaques, caractérisé en ce que des moyens de répartition de flux sont prévus dans la chambre d'alimentation ( 4), ces moyens étant inclinés vers le haut ou le bas, à partir de la cloison arrière ( 5) de la chambre d'alimentation ( 4) aboutissant à l'ex- trémité inférieure ou supérieure, respectivement, de l'en- semble de plaques ( 1) et vers la cloison avant ( 7) de la chambre 14), la répartition de flux obtenue étant telle que les passages de l'ensemble ( 1) de plaques sont char- gés sensiblement uniformément. 2 Séparateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le plan ( 6) qui délimite le côté d'entrée de l'en- semble ( 1) de plaques s'étend, avec une pente, entre la cloison avant ( 7) et la cloison arrière ( 5) de la chambre d'alimentation ( 4). 3 Séparateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de répartition comprennent une gril- le ( 12) à barreaux sensiblement horizontaux. 4 Séparateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les barreaux de grille ( 12) sont situés dans une surface courbe dont la face convexe est dirigée vers l'entrée ( 6) de l'ensemble ( 1) de plaques. Séparateur suivant la revendication 3 ou 4, carac- térisé en ce que les barreaux de gillle ( 12) ont une lar- geur supérieure à la largeur des passages entre les bar- reaux. 6 Séparateur suivant l'une quelconque des revendica- tions 3 à 5, caractérisé en ce que les barreaux de grille ( 12) sont des tubes. 7 Séparateur suivant l'une quelconque des revendica- tions 3 à 6, comprenant deux raccordements d'alimentation- ou davantage, qui sont mutuellement séparés dans la direc- tion latérale de la chambre d'alimentation, caractérisé en ce qu'une chicane de barrage ( 13) est située sensiblement à mi-distance entre deux raccordements d'alimentation adja- cents ( 9 ',9 n), cette chicane ( 13) s'étendant entre les pa- rois avant et arrière ( 7,5) de la chambre d'alimentation ( 4) et augmentant la résistance à l'écoulement dans la zone située entre les deux branchements ( 9 ', 9 "), la chi- cane de séparation ( 13) étant de préférence une partie de la grille ( 12). 8 Séparateur suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une grille additionnelle ( 14) de répartition de flux, située sensible- ment parallèlement à la surface d'entrée ( 6) de l'ensemble ( 1) à plaques, les barreaux ( 15) de cette grille étant di- rigés sensiblement transversalement aux plaques de l'en- semble ( 1), la grille additionnelle ( 14) étant de préféren- ce constituée par des tubes. 9 Séparateur suivant la revendication 8, dans lequel l'ensemble de plaques constitue un séparateur à flux croi- sés composé de sous-ensembles juxtaposés à pentes alterna- tivement opposées, caractérisé en ce que la grille ( 14) comporte une plaque pleine ( 16) située à l'avant de la jonction entre deux sous-ensembles ( 1 ',1 "). Séparateur suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 9, caractérisé en ce qu'une grille addition- nelle de guidage ( 11), constituée par des plaques pivotan- taes, est disposée dans la chambre d'alimentation ( 4).