Brevet FR2638104A1 — publié le 19900427

Dispositif d'injection de produits additifs dans un liquide La présente invention concerne un dispositif d'injection de produits additifs dans un Liquide. On connait de nombreuses applications dans Lesquelles on a besoin d'injecter des produits additifs dans un liquide et l'on prendra comme exempLe les installations de traitement d'eau dans lesquelles on injecte de l'eau de Javel afin de la rendre potable. En raison de la présence de divers sels ou complexes dissous dans l'eau, ou le Liquide, L'injection d'eau de JaveL, ou de l'additif, entraîne des réactions chimiques produisant des sels insolubles ou peu solubles qui précipitent au moins partiellement dans Le Liquide, comme par exemple du calcaire dans l'application précitée. Ces sels insolubles précipitent fréquemment sur ta buse d'injection des produits additifs, ou dans des régions voisines, et finissent par former des concrétions indésirables susceptibles d'obstruer la buse d'injection elle-même, ou encore le conduit d'écoulement du liquide. Certaines parties sensibles de l'instalLa- tion doivent donc être démontables afin de pouvoir éliminer ces concrétions à intervalles réguliers, par tout procédé physico- chimique approprié. Afin de pallier ces inconvénients, la présente inven- tion propose un dispositif d'injection de produits additifs dans un liquide, comprenant un conduit destiné à la circulation dudit Liquide, et une buse pénétrant dans Ledit conduit et destinée à l'injection des produits additifs, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre en communication avec ledit conduit et située au-dessus de ce dernier, Ladite buse étant reçue dans Ladite chambre, et en ce qu'iL comprend des moyens destinés à introduire et maintenir une atmosphère gazeuse dans ladite chambre de teLLe manière que ladite buse s'étende en totalité dans Ladite atmosphère gazeuse. De la sorte, puisque le Liquide n'est jamais au contact de la buse, il en est de même pour Les sels insoLubLes qui se forment dans le liquide lors de l'injection des produits additifs. Ces sels ne risquent donc pas en précipitant de former des concré- tions sur la buse. Selon l'application envisagée, c'est-à-dire la nature du liquide et/ou des produits additifs, l'amosphère gazeuse pourra être de l'air, un gaz neutre ou un mélange de gaz. Les moyens destinés à l'introduction et au maintien de l'atmosphère gazeuse pourront consister, dans le plus simple des cas, en un raccord débouchant dans la chambre et équipé d'une vanne d'isolement ou d'un clapet, raccord sur lequel on branche de façon soit permanente, soit temporaire une source d'air ou de gaz comprimé. La commande de la vanne d'isolement ou la mise en service de la source pourra être du type manuel ou automatique. Afin de contrôler que l'atmosphère gazeuse occupe un volume suffisant pour contenir entièrement la buse, on pourra former tout ou partie des parois formant la chambre en matériau transparent ou translucide permettant un contrôle visuel du niveau de liquide sous l'atmosphère gazeuse, ou encore installer dans la chambre un détecteur de niveau de tout type connu déclenchant un signal visuel ou acoustique, ou pilotant un système automatique de rétablissement de niveau. De préférence, on choisira un gaz peu soluble dans le liquide considéré, ce qui permettra de se contenter, dans la plupart des cas, d'un système entièrement manuel. En complément, le dispositif pourra comprendre un sépara- teur de précipités disposé dans le conduit de liquide ou accolé à celuici. Parmi les séparateurs connus convenables à cet effet, on citera les filtres, les séparateurs centrifuges ou à cyclone, Les décanteurs, etc. L'ensemble constitué conformément à L'invention par un tronçon de conduit pour le Liquide, par la chambre, par La buse et par Le raccord de remplissage en gaz peut former un tout indépen- dant que l'on peut monter en parcours sur une tuyauterie de Liquide et raccorder à une pompe doseuse de produits additifs, ou encore être intégré à un ensemble de dosage complet. Divers détails et avantages de L'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, en se réfé- rant aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispo- sitif selon l'invention, La figure 2 est une vue schématique de dessus du dispo- sitif de La figure 1, associé à un séparateur centrifuge de préci- pités, et la figure 3 est une vue en coupe schématique d'une variante du dispositif. Le dispositif 10 illustré en coupe à la figure 1 comprend un tronçon de conduit 12 terminé par deux brides 14, ou tous autres moyens convenables de raccordement, grâce auxquelles il peut être monté dans une tuyauterie 16 de circulation de liquide 18, celui-ci s'écoulant dans Le sens de la flèche 20. Au-dessus du tronçon de conduit 12, Le dispositif comporte une cloche 22, définissant intérieurement une chambre 24 en communication avec Le volume intérieur du conduit. La cloche peut être réalisée sous forme d'une pièce distincte et fixée éga- lement par brides sur le tronçon de conduit 12, comme illustré, ou encore selon une variante non représentée être réalisée dans le même matériau que le tronçon de conduit et rendue solidaire de celui-ci par exemple par soudage. A l'intérieur de la chambre 24 se projette une buse 26 destinée à injecter des produits additifs dans le liquide 18. Comme représenté schématiquement, les produits additifs sont alimentés depuis un groupe de pompage et de dosage 28 via un tube 30. Afin de soustraire la buse 26 du contact du liquide 18 et donc éviter la formation autour de la buse de concrétions de sels insolubles susceptibles de précipiter lors de l'injection des produits additifs, la chambre 24 est remplie d'une atmosphère gazeuse sous pression de telle sorte que la buse s'étend entière- ment dans cette atmosphère gazeuse et le niveau 32 du liquide remontant dans la chambre reste à une certaine distance au-dessous de l'extrémité de la buse. Le remplissage, et si besoin le maintien, de La quantité de gaz nécessaire dans la chambre s'effectue au moyen d'un raccord 34 débouchant dans la chambre et susceptible d'être raccordé soit 26 3-8 104 en permanence, soit temporairement à une source de gaz sous pression 36. Une vanne d'isolement 38 est montée sur le raccord afin d'isoler la chambre de la source 36 ou de l'atmosphère. La cloche peut être réalisée en totalité en matériau transparent ou translucide afin de permettre un contrôle visuel du niveau de liquide 32, au besoin en apposant sur la cloche un ou plusieurs repères 40. Selon une variante non représentée, la cloche est seulement partiellement réalisée en un tel matériau, tout au moins dans une zone d'étendue verticale suffisante pour permettre un contrôle visuel effectif du niveau de liquide. La vanne d'isolement illustrée est du type à commande manuelle et peut donc être manoeuvrée par un opérateur lorsque le niveau de liquide a dépassé une cote, ou un repère maximal, pour admettre une certaine quantité de gaz sous pression depuis La source 36 et faire redescendre le niveau de liquide à une cote ou un repère minimal. En variante, la vanne d'isolement 38 peut consister en un simple clapet antiretour: dans ce cas, l'opérateur commande la mise en route et l'arrêt de la source de pression 36 afin de rétablir le niveau de liquide à la cote souhaitée. Selon d'autres variantes non représentées, mais dont les modalités d'exécution apparaîtront clairement à l'homme de métier, Le maintien du niveau de liquide pourra être rendu automatique, soit en réalisant La vanne 38 sous forme d'une vanne à flotteur, soit sous forme d'une vanne motorisée, sous la commande d'une unité de commande pilotée elle-même par un ou plusieurs détecteurs de niveau appropriés. En fait, comme il a déjà été exposé, le choix d'un gaz peu soluble dans le liquide considéré, et de préférence un gaz neutre, permettra de se contenter d'un système à contrôle visuel et vanne à manoeuvre manuelle dans la majorité des applications, étant fait observer que les groupes de pompage et de dosage des produits additifs nécessitent des interventions régulières. Par ailleurs, la localisation de la cloche 22 au-dessus du conduit 12 ne doit pas être entendue au sens strict. Notamment, selon une variante non représentée, le conduit 12 pourra comprendre 26 38104 une dérivation en forme de boucle orientée vers le bas et dans laquelle ne circule qu'une fraction du débit de Liquide, la cLoche étant située audessus de la dérivation, donc au-dessous du conduit principal. A titre complémentaire, comme illustré à la figure 2, le dispositif 10 peut être associé à un séparateur 50 de précipité, situé en aval dans le sens d'écoulement 20 du fluide, le séparateur illustré étant dans ce cas du type centrifuge, formé d'une enceinte 52 tronconique d'axe vertical, dans laquelle le liquide pénètre par un orifice 54 sensiblement tangentiel, Le liquide s'échappant de l'enceinte 52 par un orifice sensiblement 56 central situé à sa partie supérieure. De la sorte, les précipités insolubles qui se forment dans le dispositif d'injection 10 se rassemblent à la périphérie de l'enceinte 52 sous l'effet de la force centrifuge et progressent par gravité jusqu'à ta partie inférieure de L'enceinte tronconique. Un tube d'évacuation 58 équipé d'une vanne 60 débouche dans cette partie inférieure de l'enceinte afin de permettre l'évacuation à intervalles réguliers des boues de précipités qui s'y rassemblent. Selon la variante illustrée à la figure 3, une chambre annexe de décantation 62 et de dosage d'air est disposée sous la cloche 22. Le volume de la chambre 62 assure un ralentissement du débit de liquide provenant de l'orifice d'entrée 64 et sortant par l'orifice de sortie 66, ce qui favorise la décantation des précipités dans le fond 68 de La chambre 62. De plus, une paroi 70 formant chicane plonge dans La chambre en Laissant un espace d'écoulement 72 au voisinage du fond de chambre. Les filets de liquide subissent ainsi un changement de direction compris entre 90 et 180 , changement de direction que ne peuvent pas suivre les précipités à cause de la force centrifuge. Une vanne d'arrêt 74 placée au niveau de l'orifice d'entrée 64 permet d'isoler la chambre 62 et La cloche 22 et une vanne d'évacuation 76 placée dans un conduit 78 débouchant au fond de la chambre 62 permet la vidange de celle-ci. Cette vidange assure deux fonctions - la première qui consiste à évacuer les précipités rassemblés au fond de la chambre; - et la seconde qui consiste à remplir d'air cette chambre, afin de maintenir Le niveau d'air dans la cloche 22. Comme on le comprendra, le volume cumulé de la cloche et de la chambre sera déterminé en fonction de la pression de service du circuit de liquide, afin que la contraction du volume d'air lors de la remise en pression par ouverture de-La vanne d'isolement 74 maintienne le niveau d'air requis en partie basse de la cloche 22. Selon d'autres variantes non représentées, mais à la portée immédiate de l'homme de métier, le séparateur centrifuge 50 pourra être remplacé par tout type de séparateur bien connu. Dans le contexte de L'invention, le terme "produits additifs" ne doit pas être compris dans un sens limitatif et s'entend de tout produit destiné au traitement, à la purification, à l'adoucissement, à La coloration ou décoloration, à la modifica- tion du pH, de la tension superficielle, etc., du liquide consi- déré. De même, on entendra par le terme "précipité" tous corps sous forme solide ou quasi solide, tels que des floculats, des geLs, des produits visqueux, etc. 2638 104 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'injection (10) de produits additifs dans un liquide (18), comprenant un conduit (12) destiné à la circula- tion dudit liquide, et une buse (26) pénétrant dans ledit conduit et destinée à l'injection des produits additifs, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre (24) en communication avec ledit conduit (12) et située au-dessus de ce dernier, ladite buse (26) étant reçue dans ladite chambre, et en ce qu'il comprend des moyens (34, 38) destinés à introduire et maintenir une atmosphère gazeuse dans Ladite chambre de telle manière que Ladite buse (26) s'étende en totalité dans Ladite atmosphère gazeuse. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre (24) est définie par une cloche (22) fixée audit conduit (12) au-dessus de celui-ci. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite cloche est au moins partiellement réalisée en matériau transparent ou translucide. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite cloche est réatisée essentiellement en un matériau sensiblement identique à celui du conduit et rendue solidaire de ce dernier. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens destinés à introduire et maintenir une atmosphère gazeuse dans ladite chambre comprennent un raccord (34) débouchant dans Ladite chambre (22) et destiné à être relié à une source (36) de gaz sous pression, et une vanne (38) montée dans Ledit raccord. 6. Dispositif selon l'une queLconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens destinés à introduire et maintenir une atmosphère gazeuse dans ladite chambre (24) compren- nent une chambre annexe (62) située sous La première et un conduit (78) équipé d'une vanne (76) destinés à évacuer le Liquide contenu dans lesdites chambres et à y admettre un gaz, dans un volume déterminé en fonction de la pression du liquide en circulation. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est associé à un séparateur de préci- pités (50).