Brevet FR2599065A1 — publié le 19871127

L'invention concerne les récupérateurs de pollutions flottantes, en particulier des hydrocarbures. Il existe un grand nombre de récupérateurs de tailles et de principes différents. On trouve des récupérateurs mécaniques qui font appel à des propriétés d'écoulements de fluides et/ou de densité des hydrocarbures. Dans cette catégorie sont rangés les récupérateurs à aspiration directe, à vis horizontale, à bande transporteuse, ainsi que les appareils dits à "seuil déversoir" dans lesquels le 10 seui],]e plus souvent flottant, réglable ou autoajustable à un niveau légèrement inférieur à celui de la surface du plan d'eau, permet de ne prélever que la couche superficielle recueillie, par gravité, dans un déversoir et reprise ensuite par une pompe incorporée ou non. En dehors des récupérateurs mécaniques, existent des récupérateurs à action oléophile qui font appel aux propriétés d'adhérence naturelle des hydrocarbures à certains matériaux (la plupart des métaux, les chlorures de polyvinyle, les polyamides, les polyurétanes, les polypropylènes,...) avec lesquels sont20 constitués les éléments du récupérateur (disques, courroie, tambour, corde flottante) qui sont partiellement immergés et qui entraînent les hydrocarbures vers un dispositif d'essuyage d'o ils s'écoulent dans une capacité pour être repris par une pompe d'évacuation. Chaque type d'appareil a ses avantages et ses inconvénients et il faut choisir en fonction de nombreux critères: épaisseur de la couche polluante, viscosité, agitation du plan d'eau, autres éléments de la chaîne de récupération (barrages, moyens de manutention, moyens de stockage, etc.), utilisation en 30 zÈne abritée ou non. Les appareils à seuil-déversoir peuvent avoir un bon débit, fonction de leur longueur et de la puissance d'aspiration. Par contre, ils ont une mauvaise sélectivité d'"'écrémage", c'està-dire que le passage, par différence de niveau, au-dessus du 35 seuil n'est que très peu sélectif et entraîne beaucoup d'eau avec le produit flottant, surtout si ce dernier est de faible viscosité. A l'opposé, si le produit flottant est très visqueux, ce qui est très souvent le cas des hydrocarbures, il se produit au passage du seuil des frottements et une perte de charge qui freinent l'écoulement du produit visqueux Jusqu'à même le bloquer, 05 alors que l'eau sous-jacente a tendance à passer, d'o un rendement de récupération très faible. Par ailleurs, l'efficacité des appareils à seuil fixe décroît rapidement avec l'agitation du plan d'eau, un simple clapot d'une trentaine de centimètres les rend à peu près inefficaces. Les appareils à action oléophile sont nombreux. Afin d'accroître le pouvoir oléophile du matériau choisi, on peut agir sur l'état de surface, une certaine rugosité ou porosité permettant d'augmenter l'adhérence, mais il faut alors effectuer l'essuyage par pressage. De tels appareils ont une bonne 15 sélectivité, ils entraînent peu d'eau, mais leur débit en hydrocarbures est faible, car si les produits fluides adhèrent bien, c'est en couche très mince, et les produits très visqueux ont une adhérence limitée. Enfin, les impuretés, fréquentes dans les pollutions flottantes, ne sont pas entraînées et donc ne sont 20 pas récupérées. L'invention a pour objet un appareil faisant appel à la fois au phénomène physique d'oléophilie et aux propriétés des seuilsdéversoirs à flotteur afin d'associer les avantages des systèmes à seuildéversoir (grand débit) et de ceux à contact 25 oléophile (bonne sélectivité). L'appareil récupérateur de pollution selon l'invention du type dit à seuil-déversoir flottant mobile, comporte une structure rigide qui comprend un compartiment récupérateur, des capacités de flottabilité étanches et qui porte à sa partie inférieure des 30 clapets ouvrant vers l'extérieur et une pompe munie d'une tuyauterie souple de refoulement vers une capacité de stockage. Il est remarquable en ce que chaque seuildéversoir est constitué par la génératrice supérieure d'un flotteur cylindrique partiellement immergé dans le compartiment récepteur, pouvant être mû en 35 rotation, de manière à entraîner ladite génératrice supérieure vers le récepteur, par un moteur et disposé entre deux flasques articulées sur la partie inférieure de la structure rigide, de manière à débattre entre deux positions de butée respectivement haute et basse, tandis que la paroi extérieure dudit flotteur cylindrique est réalisée en matériau oléophile ou recouverte d'un 05 tel matériau et qu'un élément racleur assurant l'essuyage de ce dernier, est monté de façon à suivre le débattement du flotteur et à refouler les produits essuyés vers le compartiment récepteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de divers modes de réalisation, donnés à 10 titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un appareil selon l'invention, 15 - la figure 2 représente I'appareil de la figure 1 en élévation avec une 1/2-coupe AB, - la figure 3 est une 1/2 coupe CD agrandie de la figure 20 1, -les figures 4a, 4b, et 4c montrent schématiquement le mode de fonctionnement de l'appareil, - les figures 5a, 5b et 5c représentent, vus de dessus, des modes de réalisation avec, respectivement, 1, 3 et 4 seuils-déversoirs, - la figure 6 est une vue de dessus d'un appareil à seuil 30 unique équipé d'un flotteur tournant muni de disques. L'appareil représenté sur les figures 1-3 comporte une structure rigide 1, de préférence en tôle d'alliage léger, qui comprend un compartiment récepteur 2 ouvert vers le haut et deux 35 capacités étanches 3 de flottabilité, et qui porte à sa partie inférieure une pompe 4, par exemple du type à double vis, munie d'une tuyauterie souple 5 de refoulement. Sur le fond du compartiment récepteur, sont disposés des clapets 6, ouvrant vers l'extérieur, et représentés ici sous la forme de clapets à lamelle souple. Sur la structure 1, sont articulés deux volets 7, chacun 05 par l'intermédiaire d'une charnière étanche, réalisée, dans l'exemple représenté, par la combinaison d'éléments de charnière ordinaire 8 et d'une membrane souple imperméable 9o Chacun de ces volets qui porte à chacune de ses extrémités une flasque 10 s'étendant vers l'intérieur du compartiment 29 est libre en 10 débattement, un jeu minimum de fonctionnement étant réservé entre les flasques d'extrémité 10 et les cloisons verticales 11 de la structure. Ce débattement est limité vers le haut par une butée rigide 16 et vers le bas, par le fond du Compartiment récepteur 2. Chaque volet porte un flotteur 12 de forme cylindrique 15 dont la face extérieure est réalisée en un matériau oléophile ou recouverte d'un tel matériau. Chaque flotteur 12 tourillonne dans deux paliers 13 portés respectivement par les flasques 10 du volet correspondant. L'un des paliers 13 comporte un moteur d'entraînement 14. Avantageusement, le moteur 14 est un moteur hydraulique relié par des tuyauteries souples d'alimentation et de retour (non représentées) à un groupe générateur hydraulique (non représenté). Ce groupe générateur hydraulique est relié de la m&me façon, par d'autres tuyauteries, au moteur de la pompe 4. En fonctionnement normal, le cylindre tourne dans le sens de la flèche Fo Sur la génératrice de contact, entre la partie longitudinale plane du volet et le cylindre, est monté un élément souple racleur 15 qui assure un essuyage du cylindre tournant. Les volumes du compartiment 2, d'une part, et des 30 capacités de flottabilité, d'autre part, sont tels que le niveau de flottabilité de l'ensemble de l'appareil est très peu sensible aux variations de poids résultant d'une variation de niveau dan le compartiment 2. Le fonctionnement est le suivant. Les fiot--u.s 35 cylindriques sont, en l'absence d'eau, en position easse en pointillés sur le figure 4a), Lorsque l'appareil est pos Sze plan d'eau, il flotte à un niveau tel que la capacité intérieure se remplit d'eau progressivement grâce aux légères fuites, dues au jeu de fonctionnement entre les flasques d'extrémités 10 des volets et les cloisons 11. Ce remplissage a pour effet de faire monter les flotteurs cylindriques jusqu'à un niveau tel que leur génératrice supérieure se maintient audessus du niveau de surface devenu alors commun à l'extérieur et à l'intérieur (figure 4a). La pompe 4, située au fond du compartiment intérieur, est 10 apte à absorber un débit réglable de liquide et à le refouler par les tuyauteries souples 5 vers une capacité de stockage. On peut également procéder par aspiration à partir de la capacité de stockage. Enfin, dans le cas d'une capacité de stockage située en contrebas, une pompe n'est pas indispensable, un écoulement par 15 gravité devenant suffisant, le règlage de débit se fait alors simplement par l'ouverture plus ou moins large d'une vanne (on est cependant alors limité à des viscosités faibles). La mise en rotation des cylindres, dont la surface extérieure est en contact avec la couche d'hydrocarbure flottant, 20 a pour effet d'entraîner par adhérence cet hydrocarbure vers le compartiment intérieur. La vitesse des cylindres étant réglable par action sur le débit hydraulique de leurs moteurs, l'hydrocarbure peut être entraîné plus ou moins vite. Il est à remarquer que, compte tenu de l'immersion importante des cylindres 25 et de leur butée haute, le trajet, comme la hauteur à franchir par l'hydrocarbure entralné, restent toujours très limités, ce qui est favorable à un entraînement maximum en limitant les pertes par écoulement naturel. A partir de la position de départ définie ci-dessus, et 30 suivant les valeurs relatives des vitesses de rotation des cylindres et de la pompe, on obtient les fonctionnements suivants: 1) (Figure 4b) - Les cylindres 12 tournent, la pompe 4 ne tourne pas: Les Cylindres entraînent l'hydrocarbure flottant vers le compartiment intérieur. La partie de l'hydrocarbure qui adhère directement aux cylindres est essuyée par le racleur 15 et reste donc dans ce compartiment intérieur. Dans cette enceinte la couche flottante va s'épaissir progressivement vers le bas pendant qu'un volume égal d'eau s'évacue par les clapets de fond 6. Le 05 fonctionnement de l'appareil utilise dans ce cas uniquement l'effet oléophile (ou d'adhérence), c'est-à-dire que la sélectivité est maximum. On règle la vitesse des cylindres (en fonction-de la viscosité de l'hydrocarbure) pour obtenir le débit maximum. 2) (Figure 4c) - Les cylindres 12 tournent et la pompe 4 tourne: Dans la configuration du 1), le compartiment intérieur se chargeait progressivement en hydrocarbure. Lorsqu'il ne contient 15 plus d'eau, il faut évidemment mettre en rotation la pompe 4. Si la vitesse de la pompe est ajustée de telle façon que le débit évacué par elle soit égal au débit entraîné par les cylindres, le niveau dans le compartiment intérieur reste sensiblement constant et très voisin de celui de l'extérieur. On 20 est en fonctionnement continu purement oléophile. Une augmentation de la vitesse de la pompe, donc de son débit, se traduit immédiatement par une baisse du niveau dans le compartiment récupérateur, ce qui fait abaisser chaque ensemble cylindre flottant 12 et volet 7 par rotation autour de sa 25 charnière. Le résultat est qu'il passe une couche plus épaisse audessus de ces cylindres, ce qui, ajouté à la dénivellation créée entre l'extérieur et l'intérieur, se traduit finalement par un débit de récupération plus important (on peut ajuster cette épaisseur à celle de la couche flottante d'hydrocarbure à 30 éliminer, de façon à ne récupérer que ce dernier). Le débit passant au-dessus du seuil est favorisé par la dénivellation créée entre l'intérieur et l'extérieur, et, de plus, le passage des filets fluides est accéléré par la rotation des cylindres auxquels adhèrent l'hydrocarbure. Remarquons que, dans 35 ces conditions, le niveau dans le compartiment intérieur restant inférieur à celui de l'extérieur, les clapets 6 sont maintenus fermés par la pression différentielle. Le système est autorégulateur: en effet, toute variation de débit de la pompe se traduit par une position stable correspondante des cylindres flottants: une augmentation les 05 enfonce, et le débit seuil-déversoir augmente, et vice-versa. L'addition des phénomènes d'adhérence et de chute naturelle a pour effet d'assurer à la fois un débit maximum et une sélectivité maximum. Par ailleurs, si la viscosité du produit flottant est telle que l'on puisse craindre une perte de charge 10 importante *au passage du seuil pouvant freiner ce débit, la rotation des cylindres oléophiles a pour effet de la supprimer et même de donner un effet accélérateur, tout en évitant que l'eau se glisse entre l'hydrocarbure et les cylindres, contrairement à ce qui se produit avec un seuil-déversoir fixe, o l'on est alors 15 tenté d'augmenter le débit de la pompe de façon exagérée pour accélérer le passage aux seuils, avec, pour conséquence, l'entrée de quantités considérables d'eau dont il faut se débarrasser ensuite. Enfin les impuretés peuvent être entrainées et donc 20 récupérées grâce à l'effet "seuil-déversoir". Dans l'exemple représenté aux figures 1-3, l'appareil est symétrique et comporte deux ensembles de volets à cylindres tournants. Il est évident que le nombre de volets peut être quelconque. Sur les figures 5a-5c, sont représentées en plan des 25 dispositions de récupérateurs à 1 volet (Sa), à 3 volets (5b) et à 4 volets (5c). En fait, le nombre de volets est quelconque, ainsi d'ailleurs que le nombre des capacités de flottabilité. Avantageusement, pour une configuration polygonale, on prévoit une capacité centrale 3' et une capacité 3" à chacun des angles de 30 cette configuration. Le choix du nombre de volets dépend de paramètres divers. Le mode de réalisation à volet unique (figures 5a et 6) est plus particulièrement indiqué pour un appareil légèrement dynamique ou devant fonctionner dans un courant. Les solutions à 3 35 ou 4 volets présentent un périmètre de récupération maximal mais conduisent à des appareils plus lourds et plus chers. La solution à 2 volets est un bon compromis pour une récupération statique dans une aire confinée (barrage, lagune de décantation de raffinerie ou autre installation pétrolière). Avec deux volets, le prix reste relativement faible et le poids (150 kgs environ) 05 correspond à celui des appareils dits "portables". Dans tous les cas, chaque flotteur cylindrique peut être muni d'une pluralité de disques minces 17, réalisés en un matériau oléophile, qui lui sont concentriques et qui tournent avec lui, tel que cela est représenté à la figure 6. Ces disques tournent 10 librement au travers du volet grâce à des fentes 18 munies de lamelles d'essuyage 19. Tous les modes de réalisation décrits ci-avant présentent, sur tous les appareils connus Jusqu'à ce Jour, l'avantage que leur confère la grande mobilité du seuil flottant qui, léger et 15 indépendant du reste de la structure, s'adapte à toutes les variations du niveau, mêmes rapides (clapot). En outre, au courant naturel gravitaire, vient s'ajouter la vitesse induite tangentielle. REVENDICATIONS 1) Appareil récupérateur de pollutions flottantes, en particulier des hydrocarbures, du type dit à seuil-déversoir flottant mobile, simple ou multiple, comportant une structure rigide (1) qui comprend un compartiment récupérateur (2), des 05 capacités de flottabilité (3) étanches et qui porte à sa partie inférieure des clapets (6) ouvrant vers l'extérieur et une pompe (4) munie d'une tuyauterie souple (5) de refoulement vers une capacité de stockage, caractérisé en ce que chaque seuil-déversoir est constitué par la génératrice supérieure d'un flotteur 10 cylindrique (12) partiellement immergé dans le compartiment récepteur, pouvant 8tre mQ en rotation, de manière à entraîner ladite génératrice supérieure vers le récepteur, par un moteur (14) et disposé entre deux flasques (10) articulées sur la partie inférieure de la structure rigide, de manière à débattre entre 15 deux positions de butée respectivement haute et basse, tandis que la paroi extérieure dudit flotteur cylindrique (12) est réalisée en matériau oléophile ou recouverte d'un tel matériau et qu'un élément racleur (15) assurant l'essuyage de ce dernier, est monté de façon à suivre le débattement du flotteur. 2) Appareil récupérateur de pollutions flottantes selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour chaque seuildéversoir, les flasques (10) entre lesquelles tourillonnent le flotteur cylindrique (12) sont portées par un volet (7) qui est articulé sur la structure rigide par l'intermédiaire d'une 25 charnière étanche (8-9), qui porte l'élément racleur (15) et qui constitue la paroi correspondante du compartiment récepteur (2), un jeu minimum de fonctionnement étant réservé entre chaque flasque (10) et la paroi verticale adjacente (11) de la structure. 3) Appareil récupérateur de pollutions flottantes selon 30 l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour chaque seuil-déversoir, le flotteur cylindrique tournant (12) est muni d'une pluralité de disques (17) minces en un matériau oléophile, qui lui sont concentriques et qui tournent avec lui en passant au travers de fentes (18) ménagées dans le volet et munies de lamelles d'essuyage (19). 4) Appareil récupérateur de pollutions flottantes selon l'une des revendications 1-3, caractérisé en ce qu'il comporte un flotteur cylindrique unique tandis que les capacités de 05 flottabilité (20a,20b) sont au nombre de deux, disposées respectivement aux extrémités du compartiment récepteur. ) Appareil récupérateur de pollutions flottantes selon l'une des revendications 1-3, caractérisé en ce qu'il comporte deux flotteurs cylindriques (12) disposés symétriquement par 10 rapport à l'axe de la pompe (figure 1). 6) Appareil récupérateur de pollutions flottantes, selon l'une des revendications 1-3, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de flotteurs cylindriques (12) disposés selon une configuration polygonale (figures 5b et 5c) avec une capacité de 15 flottabilité centrale (3') et une capacité de flottabilité (3") à chacun des angles de ladite structure. 7) Appareil récupérateur de pollutions flottantes selon l'une quelconque des revendications 1-6, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement (14) de chacun des flotteurs cylindriques 20 tournants ainsi que celui de la pompe (4) sont des moteurs hydrauliques tous reliés à un même générateur hydraulique.