Brevet FR2535624A1 — publié le 19840511

APPAREIL POUR COLLECTER LES FLUX DE SORTIE DE PLUSIEURS CANALISATIONS, EN PARTICULIER POUR LA SEPARATION DES SOUES MINIERES La présente invention se rapporte à un appareil pour collecter les flux de sortie de plusieurs canalisations, en particulier pour la séparation des boues minières ou "schlamms". Une structure qui se rapproche de l'appareil de la présente invention est illustrée dans le brevet US 445 390 (Cosgrove). , Dans ce brevet cependant, le dispositif comporte un raccord d'entrée tangentiel et un raccord de sortie tangentiel. L'orifice axial dans la base du cône constitue une sortie pour les gaz L'appareil renferme également tous les types de chicanes, de registres et éléments analogues pour maîtriser la combustion Ce brevet concerne fondamentalement un sépara- teur plutôt qu'un appareil collecteur. Le brevet US 2 252 581 CE C Saint-Jacques) propose également un séparateur à cyclone présentant des raccords d'entrée tangentiels et des raccords de sortie axiaux Il ne décrit pas un appareil permettant de combiner plusieurs flux de fluides de pressions différentes. La présente invention propose un appareil collecteur destiné à unifier en un seul et unique flux plusieurs flux de fluides de pressions, débits et compositions différents Pour l'essentiel, cet appareil consiste en une chambre de configu- ration conique munie d'un raccord d'entrée de basse pression à la base du cône De préférence, ce raccord d'entrée de basse pression est aligné axialement avec l'axe de la chambre Un raccord d'entrée de-haute pression est fixé tangentiellement au voisinage de la base et il est incliné par rapport au premier raccord d'entrée Cette inclinaison dirige l'ensem- ble l'écoulement du liquide veirs le raccord de sortie qui 2535624. est situé au sommet de la chambre de configuration conique. Le tourbillon engendré par le fluide de haute pression provoque, dans le raccord d'entrée de basse pression, une région dans laquelle il règne une basse pression dans le fluide. La forme conique combine le fluide en un seul et unique flux. dans le raccord de sortie Un appareil de décantation peut être incorporé pour contrôler la concentration de plusieurs ecoulement de schlamms dans les raccords d'entrée de haute ou de basse pression. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin sur lequel la figure unique représente un appareil collecteur avec ses raccordements associés permettant l'utilisation de cet appareil dans un système d'acheminement des schlamms. En se référant au dessin, une enceinte ou chambre 10 comprend une paroi latérale 11 de forme générale conique et une base close 12 Cette chambre est creuse et peut être fabriquée en n'importe quelle matière appropriée telle que de l'acier Un premier raccord d'entrée 13 est assujetti en traversant la base 12 de la structure conique et il est sen- siblement aligné avec un axe longitudinal 14 de la chambre conique 10 Un deuxième raccord d'entrée (tube) 15 est fixé de telle façon que son axe 16 forme une tangente par rapport à un diamètre 17 de la chambre 10 Ce raccord d'entrée 15 est également orienté en décrivant un angle aigu 0 avec une ligne 18 correspondant à un plan passant par le diamètre 17 et perpendiculaire à l'axe 14 Bien que, dans la forme de réali- sation préférentielle, cet angle soit de 450, il peut être de n'importe quelle valeur dans la mesure o l'écoulement se produit en direction d'un raccord commun 19 de sortie ou de décharge situé au sommet de la chambre conique 10. Un troisième raccord d'entrée 20 pourrait être installé de la même manière que le raccord 15; cependant lorsqu'on ajoute un raccord d'entrée supplémentaire, les débits prove- nant de chacun des raccords d'entrée doivent être identiques E 535624. afin de maintenir le tourbillon pour le raccord 13 de basse pression. La paroi latérale 11 présente un premier tronçon sen- siblement cylindrique raccordé axialement à la base d'un tronçon sensiblement cylindrique Le sommet recouvre l'autre extrémité et le raccord d'entrée 13 traverse ledit tronçon cylindrique. Le raccord 19 de sortie ou de décharge est relié par l'intermédiaire d'un tube 21 à l'entrée d'un appareil 22 de décantation ou de drainage Un tube 23 de vidange de l'eau est raccordé à une valve commandable 24 qui, selon le fonc- tionnement souhaité, est une valve à action proportionnelle ou une valve du type ouvert-fermé La sortie de l'appareil de décantation 22 est reliée par l'intermédiaire d'un tube à une canalisation 25 dans laquelle le mélange de matières est transporté vers un emplacement éloigné L'appareil de décantation est bien connu dans l'art antérieur et il est amplement décrit dans le brevet US 3 400 984 (K R Shellene et al) intitulé "System for Pumping Slurries of High Concen- trations". Une jauge 28 de densité, installée sur la canalisation , peut fonctionner par radio-activité et sa sortie est connectée par l'intermédiaire d'un câble 27 à un dispositif 28 de détermination de la densité, dont la sortie est raccor- dée par l'intermédiaire d'un câble 29 à la valve commandable 24 afin de maintenir la densité à une valeur prédéterminée. Une pompe 30 évacue l'eau de l'appareil 22 par l'entremise du tube 23 et de la valve 24 et, par l'intermédiaire d'un conduit 31, elle décharge cette eau dans une source 32 d'alimentation en eau pouvant consister, par exemple, en un puisard creusé dans la mine De l'eau de compensation peut être délivrée à cette source 32 à partir d'une source 38 d'eau de compensation, par l'intermédiaire d'un conduit 33. Lorsque l'appareil est utilisé en guise de système d'achemi- nement de charbon minier, de l'eau est délivrée au front de taille à partir de la source 32 par une pompe (non repré- sentée) et par l'intermédiaire d'un conduit 34, pour parvenir jusqu'à l'appareillage du-front de taille (non illustré) o des schlamms sont charriés avec le charbon extrait en 35, pour être ensuite transportés par exemple au raccord d'entrée 13 en empruntant un conduit 36. Par l'intermédiaire d'un conduit 40, de l'eau peut être refoulée par une pompe (non représentée) dans le raccord d'entrée 15 de manière à maintenir le débit total d'écoule- ment si cet appareil est utilisé en tant que premier collecteur des schlamms dans la mine A n'importe quel autre-endroit, une canalisation principale 43 d'acheminement des eaux schlammeuses débouchera dans le raccord 15. Le dessin représente l'une-des utilisations de l'ap- pareil Il est évident que l'invention ne se limite pas nécessairement-à l'application illustrée, mais à l'appareil collecteur proprement dit et à son mode de fonctionnement. Il convient tout d'abord de décrire le mode opératoire de l'appareil collecteur Avec sa paroi latérale 11 générale- ment conique, la chambre 10 provoque sensiblement la généra- tion de différents flux d'entrée, de la façon suivante: des fluides pénétrant dans le raccord d'entrée 15 en prove- nance de la canalisation principale 43 ou de la source 32 entrent tangentiellement dans la chambre 10 Lors de leur pénétration, ces fluides parcourent une trajectoire (flèche 41) autour de la paroi latérale 1 en formant un tourbillon de faible pression le long de l'axe 14 Ce tourbillon de basse pression permet le pompage de fluides de basse pression dans le raccord d'entrée 13, étant donné que ce dernier longe ledit tourbillon. Non seulement le tourbillon contribue à mélanger les différents flux, mais l'élargissement brusque d'un petit raccord d'entrée 13 à une grande chambre 10 favorise en plus ce processus de mélange Si les deux raccords d'entrée 15 et 20 sont nécessaires, ils doivent être fixés de manière que 2535624. les fluides tournent dans le même sens comme, par exemple, la rotation dans le sens anti-horaire indiquée par des flèches 41 et 42 à partir des raccords d-'entrée 15 et 20, respectivement Ces fluides doivent aussi présenter des débits égaux en vue de maintenir le tourbillon Un autre critère important concernant les fluides pénétrant dans les raccords d'entrée est que la pression du fluide introduit Adans le-raccord 15 ou 20 doit être plus grande que la pression du fluide qui pénètre dans le raccord d'entrée 13. Dans l'une des utilisations de l'appareil décrit, un front de taille 35 est alimenté en eau à partir d'une source 32 Lorsque le charbon est extrait, il est mélangé à l'eau et pompé par l'intermédiaire du conduit 36 jusque dans le raccord d'entrée 13 De l'eau supplémentaire peut être déli- vrée à partir de la source 32 au raccord d'entrée 15 par l'intermédiaire d'un conduit 40 si l'appareil se trouve au premier front schlammeux; mais, s'il est utilisé à n'importe quel autre emplacement, la canalisation-principale 43 se déchar- gera dans le raccord 15 Lorsque l'eau ou les schlamms se déplacent dans la direction des flèches 41 et 42, il est engendré le long du raccord d'entrée 13 un tourbillon de basse pression permettant au fluide de basse pression d'être introduit dans ledit raccord 13 Tous les fluides et les schlamms, quelles que soient les variations de pression ou de concentration, sont collectés au raccord de sortie 19 et transférés à l'appareil de décantation 22. Etant-donné que les coûts sont, par exemple, presque les mêmes pour transporter de l'eau que des schlamms renfer- mant à 50 % du charbon et de l'eau, il est plus économique d'évacuer l'eau excédentaire et d'augmenter la concentration. L'appareil 22 évacue l'eau selon une quantité commandée déterminée par le système 26, 28 de mesure de la densité, qui transmet sa réaction à la valve 24 sous la forme d'un signal. En conclusion, la description ci-avant concerne un 2535624. appareil nouveau qui permet de regrouper deux au plus de deux flux de canalisations en un seul et unique flux de sortie en vue de les acheminer vers un emplacement éloigné L'appareil collecteur accepte des variations de concentration, de pression et de vitesses aussi longtemps que la pression régnant dans les raccords d'entrée tangentiels excède la pression régnant dans le raccord d'entrée axial. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention - REVENDICATIONS 1 Appareil pour collecter le flux de sortie provenant de plusieurs canalisations et caractérisé par le fait qu'il comprend une chambre ( 10) ayant une paroi latérale ( 11) sensiblement conique,'un sommet à sa base ( 12) et un axe longitudinal ( 14); un premier raccord d'entrée ( 13) traver- sant ledit sommet et aligné avec ledit axe ( 14); un deuxième raccord d'entrée ( 15) traversant tangentiellement ladite- paroi latérale ( 11) et comportant un axe ( 16) qui forme un angle aigu ( 0) avec un plan ( 18) perpendiculaire à l'axe ( 14) de ladite chambre ( 10) ainsi qu'un raccord de sortie ( 19) s'étendant à-travers ladite chambre ( 10) au sommet de cette chambre conique et aligné avec l'axe ( 14) de ladite chambre. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les raccords d'entrée consistent en des premier ( 15) et deuxième ( 20) raccords d'entrée espacés autour de la périphérie de la paroi latérale ( 11) et orientés de manière à provoquer la même direction de rotation ( 41, 42) des fluides sortant desdits raccords d'entrée ( 15, 20). 3 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'angle aigu ( 0) est de 45 . 4 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un appareil de décantation ( 22) présentant une entrée, une sortie et un tube ( 23) de vidange de l'eau un moyen ou tube ( 21) pour relier le raccord de sortie ( 19) à l'entrée dudit appareil de décantation ( 22) un système ( 26, 28) de mesure de la densité, relié à la canalisation de sortie ( 25) dudit appareil de décantation afin de déterminer la densité du flux de sortie; une valve commandable ( 24) reliée audit tube ( 23) de vidange de l'eau ainsi qu'un moyen ou câble (29) pour raccorder la sortie du moyen ( 28) de mesure de la densité à ladite valve commandable ( 24). Appareil selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisé par le fait que le fluide sortant de 2535624. la canalisation vers le premier raccord d'entrée ( 13) est un fluide de basse pression, le fluide sortant de la canali- sation vers les deuxième et troisième raccords d'entrée ( 15 ) étant un fluide de haute pression. 6 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1,-2 et 4, caractérisé par le fait que la paroi latérale ( 11) sensiblement conique comprend un premier tronçon sensiblement cylindrique rattaché axialement, par l'une de ses extrémités, à un tronçon sensiblement cylindrique, à la base de ce tronçon; par le fait que le sommet recouvre l'autre extrémité; et par le fait que le raccord d'entrée ( 13) traverse ledit tronçon sensiblement cylindrique. 7 Appareil pour collecter le flux de sortie provenant d'une canalisation de basse pression et au moins le flux de sortie d'une canalisation de haute pression, appareil caracté- risé par le fait qu'il comprend une chambre ( 10) ayant une paroi externe ( 11) sensiblement conique, une base close ( 12) et un axe longitudinal ( 14); un raccord d'entrée ( 13) de basse pression traversant ladite base close ( 12) et aligné avec l'axe ( 14) de ladite-chambre ( 10); un raccord d'entrée ( 15 l de haute pression traversant tangentiellement ladite paroi latérale à proximité de ladite base ( 12), l'axe ( 16) dudit raccord d'entrée de haute pression formant un angle- aigu ( 0) avec un plan ( 18) perpendiculaire à l'axe de ladite chambre ( 10); un raccord de sortie ( 19) traversant le sommet de ladite chambre ( 10) de forme conique; un appareil de décantation ( 22) comprenant une entrée, une sortie et un tube ( 23) de vidange de l'eau; une valve commandable ( 24) raccor- dée audit tube ( 23) de vidange de l'eau; un moyen ou tube ( 21) pour relier le raccord de sortie ( 19) à l'entrée dudit appareil de décantation ( 22); un dispositif ( 26, 28) monté sur la canalisation de sortie ( 25) dudit appareil de décanta- tion ( 22) en vue de mesurer la densité du fluide de sortie combiné; ainsi qu'un moyen ou câble ( 29) reliant à ladite valve commandable ( 24) le flux de sortie dont la densité a 2535624. été mesurée, afin de maintenir cette densité à une valeur pré- déterminée. 8 Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les raccords d'entrée de haute pression consistent en deux raccords d'entrée ( 15,20) orientés de façon à pro- voquer, dans la chambre ( 10), la rotation des fluides dans la même direction ( 41,42): 9 Appareil selon l'-une des revendications 4 et-8, caractérisé par le fait que le raccord d'entrée ( 15-) de haute pression forme un angle aigu ( 0) de 45 .