Brevet FR2544626A1 — publié le 19841026

La présente invention se rapporte aux dispositifs d'épuration des milieux fluides, et a notamment pour objet un séparateur servant à débarrasser les milieux fluides des microparticules étrangères. L'invention peut trouver des applications notamment dans les indus tries chimique, alimentaire, dans les constructions méca- niques, dans les industries énergétique, pharmaceutique et dans d'autres branches de l1îndustrie, de préférence pour une épuration fine et poussée des milieux liquides et gazeux visait à les débarrasser des microparticules étrangères, la fraction massique de ces microparticules étrangères étant de 10-5 à de 10-8 et leurs dimensions étant d'environ 0,1 à 10 m et moins. On connaît divers dispositifs d'épuration des mi lieux fluides dans lesquels la séparation des micropara ticules du milieu fluide est effectuée à l'aide d'un champ magnétique ou électrique agissant sur les micro particules présentes dans le milieu fluide Par exemple, dans le certificat d'auteur soviétique n 698658 publié le 25.11.1979, il est décrit un séparateur servant à l'épuration des milieux fluides, consistant à en éliminer les microparticules étrangères. Ce dispositif comporte un corps cylindrique, une cloison disposée dans ce corps et le divisant en deux chambres de section segmentaire, dont l'une est remplie d'un garnissage filtrant ferromagnétique, tandis que l'autre est vide. A 19extérieur9 le corps est embrassé par un solénoïde disposé concentriquement par rapport au corps et constituant un système magnétique engendrant un champ magnétique dans la zone où se situe le corps A l'une des extrémités du corps, à la partie inférieure du dispositif, il y a un réservoir mettant les chambres en communication entre elles, tandis qu'à l'autre extrémité du corps, à sa partie supérieure, se situent des tubulures d'amenée et d'évacuation du milieu fluide Le milieu fluide, en passant d'abord par la chambre vide, est soumis préalablement à l'action du champ magnétique et les particules de matériau ferromagnétique présentes dans ce milieu acquièrent ta une aptitude à grossir. Le phénomène de grossissement des particules commence dans la chambre vide et se poursuit dans le réservoir réunis- sant les deux chambres. Puis le milieu fluides en passant par la chambre à garnissage ferromagnétique, est débarrassé des particules ferromagnétiques. En même temps, les milieux fluides comportent également des particules non ferromagnétiques, électriquement chargées, que le dispositif considéré ne capte pratique- ment pas (le captage ne peut se produire qu'en cas d'en- tratnement éventuel par les particules ferromagnétiques). L'inrqention vise donc un dispositif possédantun moyer d'épuration des milieux fluides qui pourrait les débarrasser an meme temps des particules électriquement chargées, ce qui permettrait d'élever le niveau de l'épuration du milieu fluide et d'améliorer sa qualité. La solution à ce problème consiste en ce que, dans le séparateur servant à l'épuration des milieu:'- fluides par élimination de microparticules étrangères, comportant un corps, une cloison disposée dans ledit corps et le divisant en deux chambres, dont l'une est remplie d'un garnissage filtrant ferromagnétique, un système magnétique engendrant un champ magnétique dans la zone où se situe le corps, un réservoir mettant les chambres en communication entre elles et monté à l'une des extrémités du corps, ledit séparateur étant, selon l'invention, caractérisé en ce que sa deuxième chambre est remplie d'un garnissage filtrant ferro-électrique. En cas où le garnissage ferro-électrique n'est pas susceptible de polarisation spontanée, il est utile de doter la deuxième chambre d'électrodes. Pour augmenter l'influence du champ magnétique sur les particules ferromagnétiques, il est avantageux que la chambre à garnissage ferro-électrîque comporte additionnellement des éléments de garnissage ferromagnétique. Pour permettre de réduire à un minimum la durée d'application de la tension aux électrodes, le garnissage ferro-électrique peut strie constitué par un électret. Loavantage d'un tel séparateur réside dans le fait que, la deuxième chambre étant remplie d'un garnis sage filtrant ferro électriqueg grâce à l'aptitude du matériau ferro-électrique à se polariser en acquérant une perméabilité diélectrique relative élevée, il se crée entre les éléments de ce garnissage un champ électrique de haute intensité et fortement hétérogène favorisant le captage des particules électriquement chargées présentes dans le milieu fluide lors de son passage par le garnissage ferro-électrique. De cette façon, de pair avec l'élimination des particules ferromagnétîques du milieu fluide dans le garnissage ferromagnétique, une élimination des particules électriquement chargées à lieu dans le garnissage ferroélectrique, ce qui rend plus complète l'épuration générale du fluide et améliore sa qualité. Cet avantage est aussi obtenu grâce aux électrodes dont est muni le garnissage ferro-électrique. La solution technique considérée est surtout utile en cas où le garnis- sage ferro-électrique ne possède pas de polarisation spontanée. Les électrodes assurent la commande du fonctionnement du garnissage ferro-électrique, ce qui veut dire que, grise à leur intervention, il se produit une polarisation de valeur nécessaire du garnissage ferro-électrique et qu'il devient possible de modifier le degré de polari- sation en fonction aes propriétés du milieu fluide et des microparticules étrangères présentes dans celui-ci. Les électrodes ont aussi pour fonction de dépolariser périodiquement le garnissage pour effectuer sa régenéra- tion efficace consistant à en éliminer les particules captées. Dans ces conditions, les temps morts du séparateur diminuent et les cycles de filtration augmentent. L'un des avantages du séparateur conforme à l'invention réside dans le fait que la chambre à garnissage ferro-électrique comporte additionnellement des éléments de garnissage ferromagnétique. Grâce à la présence de ces éléments, le champ magnétique dans le canal où ils se trouvent devient plus intense De cette façon, la préma- gnétisation des particules ferromagnétiques augmente, ainsi, par conséquent, que leur grossissement avant qu'elles n'arrivent au garnissage ferromagnétique. Cela aussi conduit à l'amélioration de l'épuration du milieu fluide et de sa qualité. En utilisant un garnissage ferro-électrique du type électret, on évite la nécessité de brancher en permanence les électrodes à une source de tension. Il suffit de les y brancher pour une courte durée dans le but d'effectuer la dépolarisation périodique de l'électret (lors de la régénération) et sa polarisation périodique (après regé- nération, avant la mise en marche du dispositif). L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatif s, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue générale, en coupe longitudinale, d'un séparateur pour l'épuration de milieux fluides conforme à l'invention, possédant des chambres de section segmentaire et doté d'un système magnétisant électromagnétique (sous la forme d'un solé- noïde);; - la figure 2 est une coupe suivant II-II du séparateur montré sur la figure 1s - la figure 3 illustre le meme séparateur que sur la figure 1, mais avec des chambres coaxiales et une électrode placée dans la chambre intérieure; - la figure 4 est une coupe suivant IV-IV du sépa- rateur montré sur la figure 3; - la figure 5 est une vue générale d'un séparateur comportant des chambres tubulaires, des électrodes radia- les et un système magnétisant comprenant des circuits magnétiques et des sources d'excitation de champ magné tique; - la figure 6 est une coupe suivant VI-VI du sépa- rateur montré sur la figure 5. Le séparateur servant à débarrasser les milieux fluides des microparticules étrangères, montré sur les figures 1,2, comprend un corps cylindrique 1 divisé par une cloison 2 en deux chambres 3 et 4 de section segmen- taire, dont la chambre 3 est remplie d'un garnissage filtrant ferromagnétique 5, tandis que la chambre 4 renferme un garnissage filtrant ferro-électrique 6. A l'extérieur du corps 1, coaxialement à celui-ci,se trouve un système électromagnétique sous forme d'un solénoïde 7. La partie inférieure du corps 1 est dotée d'un réservoir 8 mettant en communication les chambres 3 et 4 entre elles A la partie supérieure du corps 1 il y a une tubulure 9 d'amenée et une tubulure 10 d'éva- cuation du milieu fluide. Le séparateur montré sur les figures 3, 4 est semblable au séparateur représenté sur les figures 1, 2, à cette différence près que les deux chambres Il et 12 cylindriques sont disposées coaxialement l'une à l'autre, l'une à l'intérieur de l'autre, et que dans la chambre intérieure 12 renfermant le gar- nissage ferro-électrique 6 est placée une électrode centrale 13. La deuxième électrode, dans la variante considérée du séparateur, est constituée par la paroi cylindrique de la chambre 12 exécutée en un matériau électroconducteur et mise à la masse en 14. La paroi cylindrique de la chambre 12 sert dans ce cas de cloi- son entre les chambres Il et 12. Le séparateur montré sur les figures 5, 6 possède deux corps 15 constitués chacun de deux chambres cylin- driques jumelées 16 et 17, la cloison 18 qui les sépare étant constituée par leurs parois contiguës. Les chambres 16 et 17 de chaque paire: de chambres communiquent entre elles par l'intermédiaire d'un réservoir 19 muni de tubulures 20 De plus, la chambre 17 est équipée d'électrodes 21 disposées radialement. Le nombre d'électrodes est pair; elles sont connec- tées alternativement aux pôles de nom contraire d'une source de tension (non représentée). Dans la variante considérée du séparateur, le garnissage ferro-électrique contient additionnellement des éléments 22 de garnissage ferro-magnétique. Le système magnétisant est dans ce cas exécuté sous forme d'électro-aimants 23 comportant des enroulements 24 et des circuits magnétiques 25. Lesdites électrodes axiale et radiale 13, 21, res- pectivement ainsi que les éléments ferromagnétiques 22 introduits additionnellement dans le garnissage ferro électrique 6, peuvent être utilisés dans toutes les variantes du séparateur montrées sur les figures 1 à 6 ainsi que dans d'autres séparateurs conformes à l'invention. Le garnissage filtrant ferromagnétique 5 et les éléments ferromagnétiques 22 additionnés au garnissage filtrant ferro-électrique 6 peuvent être des billes, des fragments de copeaux et d'autres corps de petites dimensions. Ces corps doivent posséder des propriétés anti-corrosives pour éviter leur corrosion et, donc, une pollution additionnelle du milieu fluide à épurer. Le garnissage filtrant ferro-électrique 6 peut se présenter sous forme de granules de titanate de baryum, de tellurure de germanium, de niobate de lithium, de titanate de bismuth et d'autres matériaux ferro-élec- triques, en fonction des propriétés du milieu fluide à épurer et de l'aptitude à la polarisation de tel ou tel matériau ferro-électriqueO Pour éviter tout effet dyécran sur le champ magnétique, les corpus 17 15 des séparateurs et les cloisons 2, 13, les parois de la chambre 12 sont exécutés en un matériau non ferromagne- tique, en particulier en acier inoxydable non ferroma guétique, en plastique fluoré. Le séparateur fonctionne comme suit. On applique une tension au système magnétisant 7 (figures1 à 4), 23 (figures 5, 6), en magnétisant ainsi le garnissage ferromagnétique 5 et les éléments ferromagnétiques 22 contenus dans le garnissage ferrotélectrique 6 Simul tanément, on applique une tension aux électrodes 15 (figures 3, 4), 21 (figures 5, 6) en provoquant la polarisation du garnissage ferro álectrique 6 (cette opération est surtout nécessaire en cas où le garnissage n'est pas apte à une polarisation spontanée).Ensuite, par la tubulure d'entrée 9, on amène le milieu fluide à épurer dans la chambre 4 (figures 1, 2), 12 cigares 3,4), 17 (figures 5,6), où ce milieu, en passant successivement par le garnissage ferro-électrique 6, par le réservoir 8 (figures I à 4), 19 (figures 5,6) et par le garnissage ferromagnétique 5 se trouvant dans la chambre 4 (figures 1, 2), Il (figures 3, 4), 16 (figures 5, 6), se débarrasse des microparticules étrangères électriquement chargées et des particules ferromagnétiques. Le milieu fluide épuré est évacué du dispositif par la tubulure 10. La présence de l'électrode 13 (figures 3, 4) ou des électrodes 21 (figures 5, 6) permet de commander le processus d'épuration du milieu fluide gracie à l'obtention du degré nécessaire de polarisation du garnissage ferro- électrique 6 (en fonction des propriétés du milieu fluide et des microparticules étrangères présentes dans celuici,ainsi que d'effectuer la dépolarisation du garnissage ferro-électrique 6 pour sa régénération. Les éléments ferromagnétiques 22 (figures 5, 6) présents dans le garnissage ferro-électrique 6 favorisent l'amplification du champ magnétique dans les chambres 17. Cela assure un plus haut degré de magnétisation des microparticules étrangères ferromagnétiques lors de leur passage par les chambres 17 et favorise leur grossissement avant leur arrivée dans les chambres 16 renfermant le garnissage ferromagnétique 5. Le grossissement des parti- cules prémagnétisées continue encore dans les réservoirs intermédiaires 19. Toutes ces particularités permettent d'augmenter le degré d'épuration des milieux fluides et d'améliorer leur qualité. En cas où le garnissage ferro-électrique est un électret, ou ne branche les électrodes 21 sur la source de tension que lors de la régénération, pour dépolariser l'électret, et pour polariser périodiquement l'électret après la génération, avant la mise du séparateur au régime d'épuration. R E V E N D I C A T I O N S 10 Séparateur pour épurer des milieux fluides en les débarrassant des microparticules étrangères, du type comportant un corps (1), une cloison (2) disposée dans le corps (1) et le divisant en deux chambres (3, 4) dont l'une est remplie d'un garnissage filtrant ferromagnétique (5), un système magnétique (7) servant à créer un champ magnétique dans la zone de disposition du corps (1), un réservoir (8) m'tant en communication les chambres (3 4) entre elles, monté à l'une des extrémités du corps (1), et des tubulures (9, 10) d'amenée et d'évacuation du milieu fluide, disposées à l'autre extrémité du corps (1), caractérisé en ce que dans la chambre (4) est placé un garnissage (6) de matériau ferro-électrique. 20 Séparateur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que la chambre (12) est équipée d'au moins une paire d'électrodes. 3 Séparateur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chambre (17) à garnis- sage ferro-électrique (6) contient additionnellement des éléments ferromagnétiques (22) 4 Séparateur suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le garnissage ferro- électrique (6) est un électret