Brevet FR2809335A1 — publié le 20011130

Sommaire page 1 Abrégé pages 2 et 3 Présentation de l'invention pages 4 et 5 Buts recherches par l'invention pages 6 et -7 Etat de la Technique pages 8 et 9 Description la lance hydraulique immergée pages 10,11,12 Une mise en oeuvre de l'appareillage suivant l'in vention pages 13 et 14 Revendications page 15 croquis 1/2 page 16 croquis 2/2/ Presentation de l'invention La présente invention se rapporte à un appareillage susceptible d'être réalisé, en fonction des besoins, en differents modèles et dimensions, présentant les particularités définies dans sa description. En effet, au cours de l'utilisation par les industries chimique, pétrochimique, pétrolière ou même alimentaires certains pro duits, liquides ou semi-liquides lors de leur reception, se forment, en abondances diverses des sédimentations, précipita bons ou ségrégations spécifiques dues soit à 1 existence de molécules constitutives de poids spéfiques differents, soit à impuretés, soit à des influences extérieures, par exemple temps de séjour du produit, les variations température, fréquence des mouvements de vidange et de remplissage dans capacités les contenant, réservoirs ou bassins à ciel ouvert. phénomènes naturels physico-chimiques posent des problèmes d exploitation: tout d'abord sur le plan technique et de l'ex- ploitation,puisque constituant dés obstacles aux écoulements et aux pompages, mais en étant également cause 'insalubrités pour les hommes à leur contact, en dépit de règlementations pro tectrices de plus en plus strictes et provoquant lors de leur extraction des émanations atmosphériques nocives . le plan économique, elles diminuent la capacité réelle d'u tilisation de leurs contenants, de manière parfois importante. Enfin,,_lorsque ces dépôts ne sont ni utilisables, ni réutilisés a leur usine d'utilisation, ils doivent être transportés et rè- glementairement éliminés dans des installations agréées, inci nérateurs ou autres, ajoutant aux gênes et aux pertes d'exploi tation des coûts parfois considérables. Près vingt années d'obervations sur les sites et dans les pays plus divers ont enséugné que les méthodes et équipements présentement employés pour l'extraction de tels dépôts sont, de manière générale, spécifiques à un produit ou à un certain type d'installations industrielles. L'objectif de l'invention est d'offrir à l'industrie dans son ensemble un appareil d'un emploi pratiquement universel, c'est à dire, compte tenu des particula rités depôts à traiter et des sites susceptibles d'être réalisé dans configurations et les dimensions appropriées. I1 ne s agit donc pas d'un appareillage de nettoyage proprement dit, but de l'appareillage ici présenté, plus étendu, va de la prévention des dépôts eux-mêmes au traitement correctif des depôts existants afin de les remettre, sous une forme et dans une composition connues dès le départ, à leur exploitant, pompa- bles, reutilisables ou revalorisables ,évitant les gênes et les coûts inutiles, ainsi que la perte d'une matière première à sa valeur remplacement. C' pour cette raison que, si les modes de mise en oeuvre l'appareillage proposé sont indiqués pus loin, aucune réfé rence ou revendication n'est faite quant à l'utilisation même d'un phénomène mis par la nature à la disposition des hommes. Les cours d'eau, s'ils déposent des boues dans leurs cours leurs rives, en éliminent également une bonne part par simple mouvement de leurs flux et des ondes ou des remous - voqués par divers obstacles, naturels ou provoqués, ou même des volumes d'écoulement variables ou irréguliers. Cet exemple peut être extrapolé aux très nombreuses pratiques faisant appel à des jets d'un fluide générant les mouvements propres à dissocier des boues et à les entrainer et les éliminer. Buts recherchés par l'appareillage suivant l'invention En consequerice des conclusions du chapitre précédent, "Présen tation l'invention",les obligations auxquelles 1 appareillage suivant 'invention, sous ses diveres formes, doit rester soumis, sont les suivantes: l'appareilage doit pouvoir être utilisé dans le cade de pro cédures existantes, spécifiques à l'industrie considérée * il ne doit nécessiter aucune manutention lourde, aucun montage sur les sites * il doit assurer pleine protection des hommes et l'environ nement il doit, lors d'opérations correctives, fournir à 'exploitant la composition et les caractéristiques du produit lui sera r rendu fin de traitement * il doit, en principe, faire appel pour un traitement cor rectif de dépôts existants,qu#'_:àu produit les ayant genérés, ou un produit apparenté. Si tel n'était pas le cas appartient à l'exploitant industriel de définir la nature et emploi de produits auxiliaires il doit être, y compris en cours d'opération, modulable dans ses fonctions, sans nécessiter de démontage du dispositif, en particulier en ce qui concerne les flux et les pressions, mais également les cadences de rotations, afin de tenir compte de l'é volution des caractéristiques des dépôts à traiter et de leur modification en cours de traitement. il doit respecter les règlementations et obligations de sécu rité, générales et particulières à l'opposé des méthodes utilisant un équipement lourd et rigide dans sa nature et dans son fonctionnement, mise en place et sa mise en oeuvre peuvent être suspendues temporaire ment et modifiables Dans cette application d'un phénomène naturel appartenant à tout un chacun, c'est, en fait, compte tenu de nature des dépots à traiter, l'efficacité de l'appareillage utilisé qui est en cause, car il est bien évident que les exigences ne seront pas les mêmes qu'il s'agisse de @_traiter couches com pactes, mais molles, ou des dépôts bituMineux exemple. On insistera donc ci-après sur le côté "versatile" de l'appa reillage proposé par l'invention, dont les types et les fonc tions peuvent être adaptés et modulés afin d'assurer les échanges volumétriques capables, non seulement détacher les dépôts de leurs supports, mais également, dans cours d'une seule et même opération, de les homo*niser en vue de leur réuti- lisation immédiate ou pour les soumettre à des traitements nécessités par leur composition. Deux Figures, numérotées 1 et 2 indiquent: - 1 disposition de la lance et ses éléments à Fig.1 - exemple de fonctionnament d'une lance sur réservoir, à la Fig. 2 Etat de la Technique Un tel chapitre d'un texte de brevet est ordinairement consacré à une revue des procédés ou équipements se rapportant au problème traité dans la requête. Ces méthodes et équipements s'appliquent ainsi à des opérations définies et limitées, spécifiques à un produit, à un traitement ou à un processus connus. Ceci est particulièrement le cas des diverses méthodes et équipe ments proposés dans le cadre de l'industrie pétrolière afin de porter remède aux problèmes posés par la nature même de la matière première, le pétrole brut, générant durant son stockage ou ses trans ferts des accumulations de boues de consistances et compositions diverses du fait de leur composition physici-chimique sludges). On ne mentionnera ici que pour mémoire des procédés équipements ayant été, soit refusés par l'industrie concernée, les additifs dont l'emploi est susceptible de modifier la nature produits ou même d'endommager certaines parties d'une installation (catalysa- teurs) soit non suivies d'applications industrielles fait de leur coût, de leur complication, de leur manque d'efficacité ou soit encore en raison de leur non conformité avec les normes ou les règlementations de sécurité. La plupart de ces propositions ont en commun une très grande ri gidité des équipements utilisés, incluant des montages assembla ges sur les sites mêmes de pièces lourdes et volumineuses, devenant ainsi solidaires du contenant ou réservoir traité sans pouvoir être modifiés ou adaptés durant les opérations. Certaines de ces propositions ne pourraient du reste déjà plus être mises en oeuvre , les règlements de sécurité ou de protection de l'environnement en excluant l'emploi dans la plupart des pays indus trialisés. Si l'industrie pétrolière est ici citée en exemple, ces constata tions peuvent le plus souvent s'appliquer industries chimique ou pétrochimique. Spécifiques à un milieu donné, ces méthodes 'ont pas la flexibilité de conception ou de fonctionnement leur permettant de s'adapter à des buts diversifiés, non plus qu'elles créent l'efficacité néces saire à ceux-ci. I1 serait sans grand intérêt de poursuivre telle étude de métho des passées ou présentes dès lors que, pour des motifs appartenant à leur conception même, elles n'ont jamais été largement reconnues et mise en oeuvre par les industries concernées. Il parait plus logique d'exposer dans le chapitre idoine, le fonctio nement et les possibilités d'utilisation l'appareillage suivant l'invention. L'appareillage: la lance hydraulique immergée I. description 1. fondamentalement, la lance est un long cylindre hydraulique (Fig. 1) 2. Un pi@t n 2 est porté par une tige de piston 3 et se déplace de 2a en 2b sous la pression hydraulique et le fluide hydraulique alimentés par une tubulure 4. Une fois parvenu à la partie infé rieure de sa course une vanne renverse autpmatiquement la pres sion hydraulique et le flux de sorte qu'il passe par tubulure 5 ,obligeant le piston à remonter en 2a. Ceci constitue le bélier hydraulique 3. tige de piston 3 descend le long de la lance vers un second cylindre hydraulique dont le sommet est constitué par plaque de fermeture 6. Sous cette plaque se trouve un piston . La tige depiston 6 transmet le mouvement du piston de 2a en 2b au piston 7 7a, le forçant à se déplacer en 7b. UNe seconde plaque 8 ferme ce même cylindre. Ceci constitue le bélier de la pompe. 4. sous la plaque 8 se trouve une tubulure 9 qui se termine par un manifold ayant plusieurs ou une seule ouvertures 10 traversant 1a paroi du cylindre. Une ou plusieurs ouvertures I1 sont si tuées plus haut dans le cylindre, à travers la paroi de la lance. II. séquence opérationnelle 1. la flux et la pression étant alimentés alternativement aux tu bulures 4 et 5, le piston va se mouvoir de haut en et de bas en haut entre les positions 2a et 2b . La tige de piston 3 trans met un mouvement identique au piston 7, de 7a en 7b 2. une ouverture, munie d'une vanne de non-retour est située dans la plaque 8, de manière à ce que le liquide à traiter ne peut - traverser la plaque 8 que vers le bas du cylindre. Une ouverture identique est située dans le piston, également munie d une vanne non-retour ne laissant d'écoulement que vers bas. 3. lorsque le piston descend dans le cylindre, le volume contenu dans réservoir est aspiré dans le cylindre par l'ouverture alors que l'ouverture de la vanne de non retour de plaque ne laisse d'écoulement que vers le bas.Le piston y a atteint l'ex- trémite de sa course en 7b, il va remonter alors en 7a. liqui de qui a été aspiré dans le cylindre entre le piston et plaque 6 ne peut plus s'écouler alors que la vanne de non retour de la plaque est fermée. I1 est propulsé par le piston dans 1 espace accru situé entre la base du piston et la plaque 8 . Le système est amorcé. 4. le piston allant à nouveau de 7a en 7b, le liquide contenu eigtre fond du piston et la plaque 8 ne peut s'échapper vers le haut puisque la vanne est fermée, il doit alors passer vers le bas la tubulure 11 et être éjecté par les ouvertures 5. au meure moment, du liquide venant du réservoir et aspire dans l'espace accru situé sous le fond de la plaque 6 et le sommet du piston alors que le piston monte de 7b vers 7a, un plus grand volume liquide est transféré du sommet du piston vers son fond pret à etre éjecté à travers 11 et 12 lors de la prochaine des cente. Figure 2 Une mise en oeuvre de l'appareillage suivant l'invention 1. celle- est sllustrée schématiquement à partir du toit d'un ré servoir exemple, ou d'une passeralle ou d'un échaffaudage instal lés au dessus d'un stockage à ciel ouvert 2. ce toit ici pris comme exemple, 31, présente une ouverture 30 de 75 mm de diamètre , à travers laquelle le cylindre du corps de lan ce 32 va être descendu, sa profondeur d'immersion étant arrêtée par un collier de serrage 33 au niveau choisi 3. le piston de la pompe 29 est renfermé dans le tube et aboutit à une extrémité à un piston moteur 34 et à son autre extrémité à un piston d'éjection 35. La tige du piston est figurée ici en position de départ où elle repose sur un ressort 38. Ce ressort est un ressort de compression agissant entre le fond du piston d'éjection et le fond fermé du corps de la lance 32. Une ouverture 39 située au des sous du niveau de la position de repos du piston 35 permet une - munication entre l'extérieur et l'intérieur du corps de la lance 4. on représente ici le niveau d'une couche de dépôts à traiter 36 et un volume du liquide de traitement 37 la recouvrant entièrement 5. le cylindre constituant le corps de pompe de la lance est intro duit par l'ouverture 30, il peut reposer à la surface des dépôts Le volume situé sous le pirton d'éjection 35 va se remplir de tiqui de 37 par l'ouverture 39 et provoquer la descente du piston mue par une poussée hydraulique ou pneumatique introduite par la tubulure poussant ainsi le piston 34 et de là le piston d'éjection 35 vers le bas du cylindre, comprimant le ressort de renvoi 38. L'ouverture 39 se ferme alors que le piston 35 descend et le liquide situé sous le piston est expulsé par les jets 41 à la base de la lance afin de disperser le dépôt 36 en le projetant dans le volume du liquide de traitement 37. 6. poussée hydraulique ou pneumatique 40 est alors épuisée et la tige du piston 29 remonte sous l'action du ressort de renvoi 38 pour admettre un nouveau volume du liquide de traitement 37 Une nouvelle poussée hydraulique ou pneumatique par la tubulure 40 va contraindre à nouveau la tige du piston à la descente et l'action d'éjection pourra être renouvelée. En fonction de 'avancement du traitement, la lance 32 pourra alors être descendue à un niveaii in férieur et fixée à celui-ci par le collier à compression 33 7. divers paramétres variables sont susceptibles d'adaptation en cours d'utilisation: fréquence des poussées, press de celles-ci par exemple, les jets expulsés peuvent être orientés, leur ouvertu re modifiée, la rotation de la lance adaptée suivant l'avancement du traitement. La longueur de la lance 32 peut elle aussi être modifiée par addition ou retrait des éléments tubulaires la composant, ainsi que tige du piston 29 8. amélioration consiste à ménager plusieurs petites ouvertures dans paroi de la lance, sous l'ouverture 39. Lors de la descente du piston 35, de petites quantités de liquide szront expulsées ra- dialement, contribuant au brassage des volumes en traitement. 9. la poussée exercée par la tubulure 40 peut être produite par tout moyen connu et adapté, par exemple par un générateur d'air compri mé. On préférera l'air car il n'a pas de masse significative et il peut être évacué directement dans l'atmosphère. 10.on peut utiliser des moyens plus élaborés pour améliorer le fonc tionnement de la lance par des moyens de contrôle des mouvements de la tige du piston ou pour le contrôle du fluide moteur amené par la tubulure 40. 11.des vannes à commande pneumatique peuvent être utilisées pour une régulation du mouvement ascendant 12 on insiste -à nouveau sur la légèreté et la simplicite de cet ap pareillage comparé aux méthodes précédentes. I1 n'impose pas non plus de surcharge pondérale significative sur le toit réservoirs 13. la lance décrie ici en Figure 2 peut être mise en action de ma nière continue ou séquentielle, elle ne nécessite pas durant son fon ctionnement de surveillance rapprochée. Divers montages permettent de varier angles d'éjection. 14. le nombre de lances mises en oeuvre dépend d'abord des volumes à traiter donc des dimensions des réservoirs ou des bassins, mais également de la nature et de la consistance des dépôts à traiter ou encore de l'urgence imposée par l'opérateur utilisateur respon sable de l'installtion concernée. Revendications Revendication n 1 Appareillage tubulaire compact, de manutention et de mise en oeuvre simplifiées, réalisable en divers matériaux et dimensions, fonction nant partiellement ou totaleent immergé dans les volumes à traiter, soit de manière fixe, sait animé de mouvements rotatifs ou oscilla toires, en position soit verticale, soit oblique ou horizintale, pou son emploi sur des réservoirs ou sur des bassins ouverts, en vue du traitement ou du retraitement de produits liquides ou semi-liquides utilisés par l'industrie ou le commerce, soit curativement, pour 1'é limination ou 1"extraction de contaminations, de précipitations de ségrégations existantes, soit préventivement, afin d'en empêcher la formation caractérisé en ce que: à l'intérieur d'une lance tubulaire 1 se trouve à sa partie sapé rieure une tige de piston 3 mue par une pression hydraulique ou pneu matique déplaçant le piston qui y est fixé de la position 2a en , constituant le bélier du système alors que la tige de piston 3 pour suivant son mouvement descendant déplace un second piston de 7a en 76 tandis que les cylindres ainsi délimités sont clos par des plaques hérmétiques munies de vannes de non retour 6 et 8 ne permettant l'écoulement du liquide de traitement que vers le bas de la lance après son introduction par une ouvertue 9, il ne peut être déchargé que par la tubulure 11 puis éjéct? par les ouvertues 12 en pied de lance., il est prêt à être éÏ,ecté à nouveau lors de la remontée du piston de 7b en 7a (Figures 1 et 2) Revendication n 2 suivant revendication n 1 caractérisée par la mise en place l'ouverture 9 permettant l'accès à l'intérieur de la lance quidede traitement d'un système de filtration Revendication n 3 suivant revendications précédentes caractérisée en ce qu'un montage dit "en hérisson" est constitué par un certain nombre de lances disposées symétriquement, en nombre pair, de part et d'autre une lance centrale de longueurs croissantes, la rotation du socle com- sur lequel elles sont montées et les orientations différen tes données aux orifices d'éjection assurant une dispersion accrue et une considérable augmentation des échanges volumétriques à 'in térieur du produit à traiter _ Revendication n 4 suivant revendications précédentes caractérisée en ce que - vement_ de rotation axiale de la lance peut être ajusté et modifié à tout moment en fonction de l'évolution du produit en traitement Revendication n 5 caractérisée en ce que la pression alimentée aux tubulures 5 de la Fig 1 peut être modifiée at adaptée à tout moment en fonction de l'évolution du produit en traitement