Brevet FR2552173A1 — publié le 19850322

La présente invention concerne un dispositif permettant de maintenir sensiblement stable un écoulement polyphasique sur une au moins une portion de sa trajectoire On entend par écoulement stable un écoulement ayant une structure définie dans le temps et dans l'espace compris dans un domaine donné et dont on peut déterminer les caractéristiques. En outre, l'invention permet éventuellement de générer dans cette portion considérée un écoulement ayant une structure souhaitée bien-définie. En effet, il est connu que la structure de l'écoulement d'un fluide polyphasique, considérée en un point donné, peut évoluer en fonction du temps entre différentes formes et passer d'une forme à une autre formeynotamment du fait des perturbations provenant de l'amont et/ou de l'aval relativement au point considéré. 15 Ainsi, la présente invention propose un dispositif pour maintenir sensiblement stables les conditions d'ecoulement dans une portion d'un écoulement polyphasique Ce disposizif est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe adapté à arrêter d'éventuelles perturbations dans l'écoulement, ledit organe étant disposé dans l'écoulement en amont ou en aval de ladite portion de l'écoulement suivant que les perturbations proviennent de l'amont ou de l'-val. -2 Il est possible, lorsque les perturbations proviennent à la fois de l'amont et de l'aval de l'écoulement, de disposer au moins deux organes d'arrêt des perturbations placés de part et d'autre de ladite portion de l'écoulement. L'organe d'arrêt des perturbations peut comporter au moins un élément statique tels des grilles, des diaphragmes etc L'organe d'arrêt des perturbations pourra comporter au moins un élément 10 dynamique tel un élément tournant; cet élément tournant pourra comporter des ailettes. En outre, cet élément tournant, pourra coopérer avec des éléments statiques comportant,éventuellement, des ailettestel un redresseur. Dans le cas o l'organe d'arrêt des perturbations comporte plusieurs éléments tournant chacun de ceux-ci pourra,éventuellement,coopérer avec au moins un élément statique tel-un redresseur. L'organe d'arrêt des perturbations pourra être adapté à générer un 20 écoulement ayant une structure prédéterminée. L'organe d'arrêt des perturbations pourra comporter au moins deux groupes mobiles comportant chacun au moins une ailette, chacun de ces groupes coopérant avec un groupe fixe comportant au moins une ailette 25 et formant un redresseur. Il est possible selon l'invention dans le cas o l'on souhaite stabiliser l'écoulement dans une portions soumise à des perturbations amont et aval, d'utiliser deux organes d'arrêt des perturbations, le premier étant situé 30 en amont de ladite portion et le second en aval. Z 552173 Le premier organe d'arrêt des perturbations pourra comporter trois groupes mobiles comportant chacun au moins une ailette, chacun de ces groupes coopérant avec un groupe fixe comportant au moins une ailette et formant redresseur. Le second organe d'arrêt des perturbations pourra comporter deux groupes mobiles, chacun d'eux coopérant avec un groupe fixe. La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront 10 à la description qui suit d'un exemple de réalisation,nullement limitatif,illustré par les figures ci-annexées 1 parmi lesquelles: la figure 1 présente différentes structures d'écoulement diphasique, la figure 2 illustre le cas o l'on souhaite isoler une portion de l'écoulement des perturbations aval, la figure 3 montre une portion de l'écoulement isolée des perturbations amont et aval, la figure 4 présente un dispositif selon l'invention comportant un élément tournant, et la figure 5 illustre l'utilisation du dispositif selon l'invention 20 appliqué au cas d'une jonction de deux écoulements polyphasiques. La structure de l'écoulement d'un fluide diphasique comportant une phase liquide et une phase gazeuse,évolue en fonction du temps entre les différentes formes schématiques représentées à la figure 1, ceci 25 dans le cas d'un écoulement dans une canalisation 5. La référence 1 désigne la structure d'un écoulement pour lequel la phase gazeuse est entièrement dissoute dans la phase liquide. La référence 2 désigne une structure comportant des bulles de gaz 6 de dimension plus ou moins importante. -4 La portion de l'écoulement désignée par la référence 3 comporte de grosses bulles de gaz 7 que l'on qualifie également de poches. Enfin, la référence 4 désigne une portion de l'écoulement dans laquelle on a une importante quantité de gaz dissociée de la phase liquide et qui s'écoule séparément. Bien entendu dans le cas d'un écoulement réel, on peut avoir la combinaison de ces différentes structures et, le passage de l'une à l'autre, 10 en fonction notamment des perturbations amont et/ou aval. La figure 2 illustre le cas o l'on désire isoler la partie aval 8 de la canalisation 5 des perturbations provenant de la partie amont 9 de la canalisation 5, telles par exemple, des variations périodiques des pressions, des vitesses, des températures,des tensions interfaciales, etc Pour ce faire, on interpose un organe d'arrêt des perturbations 10 Cet organe peut comporter un élément statique telle une grille ou un élément tournant La flèche sur cette figure indique le sens de l'écoulement. Il est bien évident qu'il est également possible d'utiliser l'invention pour isoler la partie amont 9 des perturbations provenant dé la partie aval 8 de la canalisation 5. D'ailleurs, la figure 3 montre le cas o l'on souhaite isoler une portion 11 des perturbations provenant de l'amont 9 et de l'aval 8 de la canalisation 5 Pour ce faire, on dispose deux organes d'arrêt des perturbations 12 et 13 de part et d'autre de la portion 11 de la canalisation 5. L'organe d'arrêt des perturbations pouvant entraîner la modification de la structure de l'écoulement diphasique peut comporter,par exemple, une simple grille, ou un diaphragme. En outre, cet organe peut permettre de générer une structure stable de l'écoulement situé en son aval. L'organe d'arrêt des perturbations pourra comporter un élément tournant. La figure 4 illustre le cas o l'écoulement se trouvant dans la portion 11 de la canalisation 5 est isolé des perturbations amont et aval, respectivement par des organes d'arrêt des perturbations 14 et 15 qui comportent des éléments tournants. Dans le cas de cette figure 4 le premier organe d'arrêt des perturbations 14 comporte trois groupes d'ailettes mobiles 16 a, 16 b et 16 c comportant chacun au moins une ailette et de préférence deux ou plus. Chacun de ces groupes d'ailettes mobiles coopere respectivement avec un groupe d'ailettes fixes 18 a, 18 b et 18 c formant redresseur, comportant 15 chacun au moins une ailette et de préférence plusieurs. L'organe d'arrêt des perturbations aval comporte deux groupes d'ailettes mobiles 17 a et 17 b comportant chacun au moins une ailette et de préférence deux ou plus Chacun de ces groupes d'ailettes mobiles 20 coopère respectivement avec un groupe d'ailettes fixes 19 a et 19 b formant redresseur,comportant chacun au moins une ailette et de préférence plusieurs. Les ailettes mobiles 16 a, 16 b, 16 c, 17 a et 17 d sont solidaires d'un 25 axe 20 qui est entraîné par un moteur 21 fixé à la canalisation 5 par l'intermédiaire de bras 22. Bien entendu, on ne sortira pas du cadre de la présente invention si chacun des organes dlarrêt des perturbations 14 ou 15 comporte son 30 propre moteur, ou si l'un de ces deux organes 14 ou 15 ne comporte pas d'élément tournant. 25521 73 Il est à noter que si dans la portion 1-1 on modifie la structure de l'écoulement, l'organe d'arrêt des perturbations 13 ou 15 pourra établir la structure d'écoulement souhaitée Ainsi il isolera la portion aval 28 des perturbations provenant de la portion 11 Il en est de même de l'organe d'arrêt des perturbations 14 relativement à la portion amont 29. La figure 5 représente le cas d'une jonction entre deux canalisations 23 et 24 pour ne former qu'une seule canalisation 25. Dans ce cas, il est possible d'installer des organes d'isolation des perturbations 26, 27 et 28 sur chacune des branches de la jonction. Bien entendu, il est possible d'appliquer l'invention au cas d'une séparation des canalisations et quel que soit le nombre de branches de canalisations qui se rejoignent et/ou se séparent Certaines de ces canalisations pourront, le cas échéant ne pas être munies de dispositif d'arrêt des perturbations>notamment si elles contiennent des écoulements qui ne sont pas à l'origine de perturbations. Le profil des ailettes mobiles pourra être le même que celui défini dans la demande de brevet français n 79/31 031 déposée le 17 décembre 1979. Il est à noter que dans le cas o l'on utilise un nombre limité de 25 ces ailettes, par exemple 2 ou 3, elles ne servent pas à élever la pression mais, essentiellement, à stabiliser l'écoulement. REVENDICATI ON S 1 Dispositif pour maintenir sensiblement stables les conditions d'écoulement dans une portion ( 11) d'un écoulement polyphasique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un organe ( 10) ada Dté à arrêter d'éventuelles perturbations dans l'écoulement, ledit organe ( 10) étant disposé dans l'écoulement, en amont ou en aval de ladite portion de l'écoulement ( 11) suivant que les perturbations proviennent de l'amont ou de l'aval. 2 Dispositif selon la revendication 1 appliqué au cas ou les perturbations proviennent de l'amont et de l'aval de l'écoulement, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux organes ( 12 et 13 ou 14 et 15) d'arrêt des perturbations disposés de part et d'autre de ladite portion ( 11) de l'écoulei;ent. 3 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe ( 10) d'arrêt des perturbations comporte au moins un élément statique tel une grille ou un diaphragme. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 précédentes, caractérisé en ce que ledit organe ( 10) d'arrêt des perturbations comporte au moins un élément tournant ( 16 a, 16 b, 16 c). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément tournant comporte des ailettes ( 16 a, 16 b, 16 c). 25 6 Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit élément tournant ( 16 a, 16 b, 16 c) coopère avec des éléments statiques ( 18 a, 18 b, 18 c). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit élément statique comporte des ailettes ( 18 a, 18 b, 18 c). 8 Dispositif selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que l'organe d'arrêt des perturbations ( 14 ou 15) comporte plusieurs éléments tournant ( 16 a, 16 b, 16 c ou 17 a, 17 b), chacun de ceux-ci coopérant éventuellement avec au moins un élément statique ( 18 a, 18 b, 18 c ou 19 a, 19 b)jtel un redresseur. 9 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe ( 10, 12, 13, 14 ou 15) d'arrêt des perturbations est adapté à produire un écoulement polyphasique ayant une structure prédéterminée ( 6, 7 ou 8). 10 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit organe ( 15) d'arrêt des perturbations comporte au moins deux groupes mobiles ( 17 a, 17 b) comportant chacun au moins une ailette ( 17 a, 17 b) , chaque groupe mobile coopérant avec un groupe fixe ( 19 a, 19 b) comportant au moins une ailette ( 19 a, 19 b) et formant redresseur. 20 11. Dispositif selo 2 la revendication 10 appliqué au cas o l'on souhaite stabiliser l'écoulement dans une portion ( 11) soumise à des perturbations amont et aval, caractérisé en ce qu'il comporte deux organes ( 14 et 15) d'arrêt des perturbations, le premier organe ( 14) étant situé en amont de ladite portion ( 11) et comportant trois groupes mobiles ( 16 a, 16 b et 16 c), chacun de ces groupes coopérant avec un groupe fixe ( 18 a, 18 b et 18 c) et le second organe ( 15) étant situé en aval de ladite portion et comportant deux groupes mobiles ( 17 a et 17 b), chacun de ces groupes coopérant avec un groupe fixe ( 19 a et 19 b).