Brevet FR2666878A1 — publié le 19920320

La présente invention se rapporte d'une manière générale à un dispositif de traitement d'un fluide, ou premier fluide, tel que de l'eau contenue dans une cuve, par un deuxième fluide mis en contact avec le premier fluide. Elle concerne plus particulièrement un dispositif permettant le chauffage du premier fluide par le deuxième fluide. On connaît déjà des dispositifs de chauffage d'un fluide, tel que de l'eau, comprenant un brûleur à gaz raccordé par l'intermédiaire d'un tube, à un diffuseur immergé dans l'eau contenue dans la cuve. Ces dispositifs, appelés communément dispositifs à combustion submergée, permettent par conséquent le chauffage de l'eau contenue dans la cuve par les gaz chauds émanant du brûleur et sortant du diffuseur immergé dans la cuve. Mais, jusqu'à présent, de tels dispositifs demeurent assez rarement utilisés, car ils présentent un certain nombre d'inconvénients qui sont essentiellement - le manque de fiabilité en exploitation - les perturbations engendrées au niveau de la combustion et du refroidissement du brûleur - le coût élevé de conception du brûleur - les difficultés pour son positionnement et sa fixation, son niveau sonore relativement élevé, et les risques de détérioration dudit brûleur après un temps relativement court d'utilisation. En outre, le brûleur devait se situer au-dessus du niveau de l'eau dans la cuve, ce qui nécessitait un système spécial pour son refroidissement et compliquait par conséquent l'installation, et ne procurait pas de bons rendements. Aussi, la présente invention a pour but de remédier à tous ces inconvénients en proposant un dispositif particulièrement fiable, à haut rendement, et évitant tout risque de détérioration du brûleur, même à la longue. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de traitement d'un fluide, ou premier fluide, tel que de l'eau contenue dans une cuve, pour par exemple chauffer ce fluide, et du type comprenant des moyens d'alimentation d'un second fluide, tel que par exemple un brûleur à gaz, raccordé par l'intermédiaire d'au moins un tube, à un diffuseur immergé dans le premier fluide contenu dans la cuve et destiné à être traité ou chauffé par le deuxième fluide, caractérisé en ce que ledit tube comporte au moins une partie s'étendant au-dessus du niveau du premier fluide dans la cuve pour empêcher tout refoulement du premier fluide par le diffuseur et le tube dans ledit moyen d'alimentation. Suivant une autre caractéristique de ce dispositif, la partie du tube située au-dessus du niveau du premier fluide dans la cuve est surmontée par un système d'arrosage par un fluide constitué de préférence par le premier fluide recyclé de la cuve. On précisera ici que le système d'arrosage précité est constitué par une cloche dans laquelle débouche au moins une buse de projection de fluide raccordée à la cuve par l'intermédiaire d'une conduite munie d'une pompe. Suivant un mode de réalisation particulier, le dispositif selon cette invention est caractérisé en ce que le diffuseur précité est placé dans la cuve au droit de la partie du tube qui s'étend au-dessus du niveau du premier fluide dans ladite cuve. Une telle disposition du diffuseur permet de se passer du système d'arrosage placé au-dessus de la partie du tube demeurant au-dessus du niveau du fluide dans la cuve. Le dispositif selon cette invention est encore caractérisé en ce que la partie du tube située au-dessus du niveau du fluide dans la cuve présente la forme d'un coude réunissant deux tronçons de tube sensiblement parallèles et respectivement reliés au diffuseur et au moyen d'alimentation ou brûleur précité. Selon encore une autre caractéristique, le diffuseur précité présente la forme d'une bote parallélépipèdique dont les faces sont percées de trous, la surface de ces trous étant égale à environ 1,7 fois la surface du tube précité. Le moyen d'alimentation du second fluide, ou brûleur à gaz précité, est solidaire de la cuve en étant immergé dans le premier fluide contenu dans cette cuve. Ainsi, les problèmes de montage du brûleur seront simplifiés, sans parler du fait que l'installation présentera un encombrement minimum. Suivant une autre caractéristique de cette invention, on prévoit au moins un détecteur de niveau du fluide contenu dans la cuve, de façon à pouvoir contrôler qu'une partie du tube demeure au-dessus de ce niveau. On précisera encore ici que le tube raccordant le moyen d'alimentation ou brûleur à gaz précité, au diffuseur possède un diamètre adapté à la puissance dudit moyen d'alimentation ou brûleur, et une longueur qui peut être comprise entre environ 2 et 22 mètres. Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique et en élévation d'un dispositif à combustion submergée conforme aux principes de l'invention ; et - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, mais montrant un autre mode de réalisation de ce dispositif. Suivant un exemple de réalisation, et en se reportant plus particulièrement à la figure 1, on voit qu'un dispositif à combustion immergée selon cette invention comprend essentiellement un brûleur à gaz 1 dont la sortie est raccordée par l'intermédiaire d'un tube ou conduit 2 à un diffuseur 3 immergé dans le fluide à chauffer, qui peut être de l'eau contenue dans une cuve 4. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, le tube 2 est immergé dans l'eau contenue dans la cuve 4, à l'exception d'une partie 5 qui forme un coude suivant l'exemple de réalisation représenté, et qui s'étend et demeure toujours au-dessus du niveau 6 de l'eau dans la cuve 4. Au-dessus de la partie 5 du tube 2 est prévu un élément en forme de cloche 7 dans lequel débouche une buse 8 de projection de fluide, raccordée à la cuve 4 par une conduite 9 munie d'une pompe 10. Ainsi, comme on le comprend, les calories dissipées par la partie coudée 5 du tube 2 seront récupérées dans la cuve par l'eau recyclée depuis cette cuve. Le brûleur à gaz 1 est un brûleur d'un type connu en soi, par exemple du type fonctionnant à contrerotation ou à pré-mélange, comportant tous les équipements nécessaires et qui n'ont pas besoin d'être représentés ici. Mais il est important d'observer que, suivant l'invention, le brûleur est, comme on le voit bien sur la figure 1, et également sur la figure 2, pratiquement totalement immergé dans le fluide contenu dans la cuve 4, ce qui réduit considérablement l'encombrement de l'installation et n'est pas préjudiciable à celle-ci, comme on le décrira plus loin à propos du fonctionnement. Le tube 2, raccordé à la sortie du brûleur à gaz 1 par une bride 11 présente de préférence une forme de U inversé, c'est-à-dire deux branches sensiblement parallèles 2a raccordées à la partie coudée 5 demeurant au-dessus du niveau 6 de l'eau dans la cuve 4. Le diffuseur 3 relié à l'une 2a des branches du tube 2 est constitué par un boîtier parallélépipèdique dont toutes les faces, y compris ou non la face de fond, comportent une multiplicité de perçages ou trous 12 permettant aux gaz chauds émanant du brûleur 1 par le tube 2 de s'échapper du diffuseur 3 et de barboter dans l'eau de la cuve 4 pour la chauffer, avant d'être évacués à la partie supérieure de la cuve où ils peuvent former un remous, comme on le voit en 13 sur la figure 1. Suivant un exemple de réalisation préféré, les trous 12 dans le diffuseur 3 constituent une surface qui est égale à environ 1,7 fois la surface du tube 2. Le diamètre du tube 2 sera évidemment adapté à la puissance du brûleur à gaz 1, et sa longueur pourra être également appropriée et par exemple comprise entre 2 et 22 mètres. On a montré schématiquement en 14 un capteur permettant la détection du niveau 6 de l'eau dans la cuve 4 car, il convient que, suivant l'invention, la partie coudée 5 du tube 2 demeure toujours au-dessus du niveau 6. Ainsi, comme on le comprend, en cas de non fonctionnement de l'installation, c'est-à-dire en cas d'arrêt du brûleur 1, l'eau contenue dans la cuve 4 ne pourra pas refouler via le diffuseur 3 et le tube 2 dans ledit brûleur, grâce à la partie coudée 5 qui se situe au-dessus du niveau de l'eau 6, le tube 2 formant en quelque sorte un siphon inverse. Ainsi, il n'y a aucun risque de détérioration possible du brûleur à gaz 1 qui, toutes choses égales par ailleurs, demeure efficacement refroidi par l'eau dans la cuve, possède donc un rendement amélioré et fonctionne à un niveau sonore avantageusement réduit, par le fait qu'il est immergé dans l'eau de la cuve. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on retrouve des éléments communs à la figure 1 et qui portent les mêmes repères, à savoir essentiellement le brûleur à gaz immergé 1, le tube 2 en forme de U inversé avec partie coudée 5 au-dessus du niveau 6 de l'eau contenue dans la cuve 4, et le diffuseur 3 avec ses perçages ou trous 12. Mais ici, le diffuseur 3 est placé dans la cuve 4 au droit de la partie coudée 5 du tube 2, de sorte que les remous 13 provoqués par le diffuseur 3 sont aptes à "noyer" la partie coudée 5 dans l'eau de la cuve 4. Ainsi, bien que cela ne soit pas obligatoire, on peut, comme on le voit bien sur la figure 2, supprimer le système de récupération de calories 7, 8, 9 et 10, montré sur la figure 1, puisque les calories dissipées par la partie coudée 5 seront récupérées par les remous 13 provoqués par le barbotage des gaz chauds sortant du diffuseur, de sorte que l'installation est simplifiée par rapport à celle visible sur la figure 1. On a donc réalisé suivant l'invention un dispositif de combustion submergée qui demeure d'une exploitation fiable, présente un rendement élevé et peut avoir de nombreuses applications telles que le chauffage de bassins, le traitement d'effluents, la production d'eau chaude en abattoir, etc... Mais le principe selon cette invention pourrait parfaitement être utilisé, sans sortir du cadre de l'invention, dans d'autres applications telles que par exemple la production de remous dans un liquide quelconque ou encore la solubilisation d'un gaz dans un fluide, dans quel cas un autre moyen d'alimentation en gaz pourrait être prévu à la place du brûleur 1. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que le type de moyen d'alimentation ou de brûleur à gaz utilisé, la longueur et la forme du tube de raccordement de ce brûleur au diffuseur, et la conception du diffuseur pourraient être quelconques. C'est dire que l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement d'un fluide, ou premier fluide, tel que de l'eau contenue dans une cuve (4), pour par exemple chauffer ce fluide, et du type comprenant des moyens d'alimentation d'un second fluide, tel que par exemple un brûleur à gaz (1), raccordé par l'intermédiaire d'au moins un tube (2), à un diffuseur (3) immergé dans le premier fluide contenu dans la cuve (4) et destiné à être traité ou chauffé par le deuxième fluide, caractérisé en ce que ledit tube (2) comporte au moins une partie (5) s'étendant au-dessus du niveau (6) du premier fluide dans la cuve pour empêcher tout refoulement du premier fluide par le diffuseur (3) et le tube (2) dans ledit moyen d'alimentation (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie (5) du tube (2) située au-dessus du niveau (6) du premier fluide dans la cuve (4) est surmontée par un système d'arrosage par un fluide constitué de préférence par le premier fluide recyclé de la cuve (4). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système d'arrosage précité est constitué par une cloche (7) dans laquelle débouche au moins une buse (8) de projection de fluide raccordée à la cuve (4) par l'intermédiaire d'une conduite (9) munie d'une pompe (10). 4. Dispositif selon la revendication 1 carac térisé en ce que le diffuseur précité (3) est placé dans la cuve (4) au droit de la partie (5) du tube qui s'étend au-dessus du niveau (6) du premier fluide dans ladite cuve. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie du tube (2) située au-dessus du niveau du premier fluide présente la forme d'un coude réunissant deux tronçons de tube (2a) sensiblement parallèles et respectivement reliés au diffuseur (3) et au moyen d'alimentation (1) précités. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diffuseur précité (3) présente la forme d'une boite parallélépipèdique dont les faces sont percées de trous (12), la surface de ces trous étant égale à environ 1,7 fois la surface du tube précité (2). 7. Dispositif selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que le moyen d'alimentation du second fluide, ou brûleur à gaz précité (1), est solidaire de la cuve (4) en étant immergé dans le premier fluide contenu dans cette cuve. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par au moins un détecteur (4) du niveau du premier fluide dans la cuve. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube précité (2) raccordant le moyen d'alimentation ou brûleur à gaz (1) au diffuseur (3) possède un diamètre adapté à la puissance du moyen d'alimentation ou brûleur à gaz précité et une longueur comprise entre environ 2 et 22 mètres.