Brevet FR2855982A1 — publié le 20041217

i Dispositif de séparation des particules contenues dans un flux de fluide et installation de nettoyage équipée d'un tel dispositif de séparation La présente invention concerne un dispositif de séparation des particules contenues dans un flux de fluide ainsi qu'une installation de nettoyage, en particulier de dégraissage ou de déshuilage, de pièces souillées par de la matière organique équipée d'un tel dispositif de séparation. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de séparation du type constitué essentiellement d'un corps séparateur vertical tubulaire au moins 15 partiellement évidé, d'allure générale de préférence tronconique ou tronpyramidale, à paroi filtrante inclinée depuis le sommet du corps vers la base du corps en s'écartant de l'axe vertical autour duquel le corps est organisé. Ce dispositif de séparation de particules est plus particulièrement applicable à la régénération et à l'amélioration de la qualité et de la durée de 20 vie de bain de dégraissage. De nombreux dispositifs existent aujourd'hui pour séparer des particules contenues dans un flux de fluide. Ces dispositifs peuvent être constitués notamment par des centrifugeuses qui engendrent des processus de 25 séparation lourds, onéreux et complexes. Cette séparation peut également se faire par un écoulement gravitaire. Un tel exemple de séparation utilisant la gravité est notamment décrit dans le brevet russe RU-2.193. 452. Dans ce cas, on utilise comme dispositif de séparation une pluralité de cônes renversés à surface filtrante, lesdits cônes étant alimentés par leur base et formant une 30 série d'entonnoirs superposés. Avec de telles solutions, on aboutit très rapidement à un colmatage du dispositif de séparation. Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de séparation dont la conception permet de retarder le colmatage du dispositif. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de séparation dont la conception, extrêmement simple, basée sur un écoulement 5 gravitaire, permet une séparation efficace des liquides et des solides avec un rendement suffisant pour permettre le traitement d'une quantité importante de fluide. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de 10 séparation dont la conception permet son montage sur une installation de nettoyage, en particulier de dégraissage ou de déshuilage, de pièces souillées par de la matière organique, le dispositif de séparation étant dans ce cas destiné à régénérer le bain de dégraissage issu de l'unité de lavage de l'installation de nettoyage. A cet effet, I'invention a pour objet un dispositif de séparation des particules contenues dans un flux de fluide du type constitué essentiellement d'un corps séparateur tubulaire au moins partiellement évidé, d'allure générale de préférence tronconique ou tronpyramidale, ce corps organisé autour d'un axe 20 vertical étant délimité par une paroi filtrante inclinée en s'écartant dudit axe depuis le sommet du corps vers la base du corps, caractérisé en ce que ladite paroi du corps séparateur constitue une surface d'écoulement gravitaire du fluide déversé sur la face externe de ladite paroi à partir du sommet du corps. L'invention a encore pour objet une installation de nettoyage, en particulier de dégraissage ou de déshuilage, de pièces souillées par de la matière organique, ladite installation comprenant au moins une unité de lavage constituée d'au moins un bac équipé d'une sortie d'évacuation de fluide de lavage chargé en particules et une unité de stockage dudit fluide de lavage se présentant sous la 30 forme d'une enceinte à partir de laquelle le fluide est pompé et ramené vers l'unité de lavage, caractérisée en ce que l'installation de nettoyage est équipée d'un dispositif de séparation de particules du type précité, ce dispositif étant disposé en aval de la sortie d'évacuation de l'unité de lavage. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif de séparation conforme à l'invention et la figure 2 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif de séparation équipant une installation de nettoyage. Comme mentionné ci-dessus, le dispositif de séparation, objet de l'invention, permet de séparer des particules contenues dans un flux de fluide du liquide proprement dit. Ce dispositif est constitué essentiellement d'un corps 1 séparateur affectant la forme d'un tube organisé autour d'un axe vertical. Dans 15 les exemples représentés, ce corps est constitué d'un tronc de cône. Toutefois, une solution équivalente pourrait être obtenue au moyen d'un corps présentant une forme conique, pyramidale ou tronpyramidale. Dans tous les cas, ce corps 1 séparateur est délimité au moyen d'une paroi 2 filtrante à allure divergente depuis le sommet 1A du corps 1 vers la base lB du corps 1. Le corps 1 forme 20 ainsi un tube qui s'évase depuis son sommet 1A vers sa base 1 B. De manière caractéristique à l'invention, cette paroi 2 filtrante du corps séparateur constitue une surface d'écoulement gravitaire du fluide déversé sur la face externe de ladite paroi 2 à partir du sommet 1A du corps 1. En d'autres 25 termes, la face externe de la paroi 2 filtrante est alimentée en fluide à partir du sommet 1A du corps 1 en flux de fluide. Ce flux de fluide peut alors s'écouler depuis le sommet 1A du corps 1 vers la base lB du corps 1 par simple écoulement gravitaire. En pratique, on constate que le liquide du flux de fluide tend à traverser ladite paroi filtrante pour ruisseler le long de la face intérieure 30 de la paroi 2 filtrante. Les particules de dimension supérieure au seuil de filtration de la paroi 2 tendent quant à elles à rester sur la face externe de ladite paroi 2 et profitent de la gravité pour se déplacer en direction de la base 1 B du corps 1. Pour contraindre le film ou couche ou lame de fluide ainsi formé le long de la paroi intérieure du cône, à s'écarter de la paroi du cône, la paroi 2 filtrante du corps I de séparateur est munie sur sa face interne d'au moins un obstacle 3 à l'écoulement. Cet obstacle 3 empêche ainsi un écoulement en régime laminaire du flux de fluide ruisselant le long de la paroi 2 filtrante du 5 corps séparateur. Dans les exemples représentés, cet obstacle 3 à l'écoulement équipant le corps 1 du séparateur est formé au moyen d'au moins un élément annulaire ajouré s'insérant à l'intérieur du corps jusqu'à venir en butée par sa périphérique sur la face intérieure de la paroi 2 filtrante du corps 1 séparateur. Cet élément annulaire peut être réalisé en métal sous forme d'un 10 filtre annulaire métallique. La forme annulaire est due au fait que le corps 1 du séparateur est alimenté en fluide par trop plein à partir d'un réservoir 4 de fluide disposé à l'intérieur du corps 1 séparateur et dont l'ouverture 4A débouche à la manière d'un cratère au sommet 1A dudit corps 1. En d'autres termes, le corps 1 du séparateur est alimenté par sur-verse ou par débordement à partir du réservoir 4 qui constitue une cheminée à l'intérieur du corps 1 du séparateur. En effet, I'enveloppe ou paroi 2 filtrante du corps de séparateur constitue un fût de colonne à paroi inclinée depuis le sommet vers la base lB du corps de séparateur tandis que le réservoir 4 constitue un moyeu ou une cheminée à ce fût de colonne. La zone s'étendant entre la paroi externe du réservoir 4 et la 20 face interne de la paroi 2 du corps 1 séparateur constitue la partie à l'intérieur de laquelle le fluide propre, c'est-à-dire débarrassé de ses particules, peut être collecté. Dans les exemples représentés, le réservoir 4 se présente extérieurement de 25 préférence sous forme d'un corps cylindrique coaxial au corps 1 séparateur, en particulier à l'enveloppe 2 conique ou tronconique de ce corps séparateur. Ce réservoir 4 est cloisonné intérieurement pour délimiter un passage du flux de fluide en chicane de type siphon imposant une trajectoire prédéterminée du flux de fluide destiné à se répandre à la surface de la paroi 2 filtrante du corps 1 30 séparateur. Grâce à l'alimentation du corps de la paroi 2 filtrante du corps 1 séparateur par débordement ou système de trop-plein, il en résulte la formation, sur la face externe de ladite paroi 2, d'une lame ou couche de flux de fluide avec une vitesse d'écoulement suffisamment faible pour éviter une incrustation des particules solides dans la paroi filtrante. Par ailleurs, cette alimentation par débordement ou trop plein permet d'alimenter de manière régulière toute la surface du cône. La conception sous forme d'une chicane du réservoir permet quant à elle d'une part, d'augmenter la quantité de fluide 5 contenu à l'intérieur du réservoir 4, d'autre part, d'imposer une trajectoire prédéterminée en flux de fluide alimentant le réservoir 4 en vue de lui permettre de se déplacer notamment le long d'un aimant 6 qui sera décrit ci-après de manière à obtenir une optimisation du rendement de l'aimant 6. Dans les exemples représentés, le réservoir 4 est constitué d'au moins deux conduits 4B, 4C tubulaires coaxiaux munis chacun de perçages 4A, 5 positionnés respectivement les uns, représentés en 5 aux figures, au voisinage de la base du conduit 4C intérieur, les autres, représentés en 4A aux figures, au voisinage du sommet du conduit 4B extérieur. Les perçages 4A du conduit 15 4B extérieur correspondent à l'ouverture du réservoir 4 servant à l'alimentation de la face externe de la paroi 2 filtrante. Le réservoir 4 peut ainsi constituer l'équivalent d'une cheminée à l'intérieur du corps 1 séparateur. Il fonctionne par débordement à la manière d'un volcan pour venir alimenter en flux de fluide les parois 2 du corps 1 séparateur. Pour optimiser la séparation de particules, le 20 réservoir 4 est équipé intérieurement d'un aimant 6 affectant de préférence la forme d'un bâtonnet, en vue de piéger au moins les particules métalliques contenues dans le flux de fluide. On constate par ailleurs que la présence de ce bâtonnet aimanté favorise également le piégeage des particules non métalliques par encombrement. Cet aimant peut être réalisé sous forme d'une 25 pièce amovible, de préférence cylindrique, venant se loger à l'intérieur du conduit intérieur du réservoir 4. L'aimant 6 peut ainsi être disposé à l'intérieur et coaxial au conduit 4C tubulaire interne constitutif du réservoir 4. Le flux de fluide s'écoule dans un premier temps sur la face externe de la paroi 30 filtrante du corps 1 séparateur puis sur la face interne de ce dernier jusqu'à rencontrer un obstacle 3 à l'écoulement. Il passe alors cet obstacle en se détachant de ladite paroi 2. Le flux de fluide parvient alors au niveau de la base lB du corps séparateur 1. Cette base lB du corps séparateur 1 est délimitée par une paroi 7 munie d'ouvertures 8 d'évacuation du fluide propre. Cette paroi 7 est inclinée en direction des ouvertures 8 pour faciliter l'évacuation du fluide. Cette base lB du corps séparateur coopère d'une part avec un premier bac 9 servant à la réception du fluide propre, d'autre part avec un second bac 10 5 servant à la réception de particules contenues dans le fluide. Ce bac 10 de particules est muni de parois filtrantes permettant le déversement de fluide dans le bac de fluide propre. En l'absence d'obstacle 3 à l'écoulement, on constaterait, au niveau de la base 1B du corps séparateur 1, la fuite d'une grande partie de fluide en direction du bac 10 servant à la réception des particules. C'est pour éviter cette fuite que des obstacles 3 à l'écoulement ont été disposés à l'intérieur du corps 1 séparateur. Par ailleurs, en raison du fait que le bac 10 est destiné à la réception des particules, il est amené à se colmater rapidement. En conséquence, les parois filtrantes sont amenées rapidement à perdre de leur rôle de filtration. Il est donc fondamental que la quantité de liquide à l'intérieur de ce bac soit la plus faible possible. Il ne peut être évité toutefois qu'un reliquat de fluide parvienne dans ce bac 10. La présence de paroi filtrante permet donc d'éviter une accumulation de ce flux de fluide à l'intérieur du bac. Le réservoir 9 de fluide propre peut en outre être équipé d'un dispositif d'extraction de la phase légère du flux de fluide stocké à l'intérieur du réservoir. A cet effet, ce dispositif d'extraction comprend des moyens d'extraction de ladite phase et des moyens de commande en fonctionnement des moyens d'extraction. Les moyens de commande en fonctionnement des moyens 25 d'extraction sont constitués d'une part de deux flotteurs aptes à flotter l'un à la surface de la phase légère, l'autre à la surface de la phase lourde, d'autre part d'au moins un capteur dont l'activation autorisant la mise en fonctionnement ou respectivement l'arrêt des moyens d'extraction est asservie au positionnement relatif desdits flotteurs. Ainsi, les moyens d'extraction peuvent être constitués 30 d'un conduit d'évacuation muni à l'une de ses extrémités d'un flotteur maintenant le débouché de ladite extrémité de conduit dans la phase à extraire tandis que l'autre extrémité du conduit d'évacuation amène la phase à extraire à l'extérieur du bac 9 de fluide propre. Ce conduit est équipé d'un organe d'obturation, tel qu'une électrovanne, commandé en ouverture et en fermeture par le capteur. Un tel dispositif d'extraction de la phase légère du flux de fluide sera plus particulièrement utilisé dans le cas d'une application du dispositif de séparation à la séparation de particules dans un flux de fluide servant au 5 lavage et, en particulier, au dégraissage ou au déshuilage de pièces, telles que des pièces métalliques. Dans ce cas, un tel dispositif de séparation peut être incorporé dans une installation de nettoyage, en particulier de dégraissage ou de déshuilage de pièces souillées par de la matière organique. L'installation comprend dans ce cas au moins une unité 12 de lavage constituée d'au moins 10 un bac équipé d'une sortie 13 d'évacuation de fluide de lavage chargé en particules et une unité 14 de stockage dudit fluide de lavage se présentant sous la forme d'une enceinte à partir de laquelle le fluide est pompé et ramené vers l'unité 12 de lavage. Les moyens de pompage sont représentés en 15 à la figure 2. Le dispositif de séparation est dans ce cas disposé en aval de la sortie 15 13 d'évacuation de l'unité 12 de lavage. Dans le cas o le dispositif de séparation de particules est constitué d'un corps 1 séparateur alimenté par trop plein à partir d'un réservoir 4 de fluide, logé à l'intérieur du corps 1 séparateur, le raccordement à l'installation de nettoyage du dispositif de séparation s'effectue par l'intermédiaire du réservoir 4 qui est raccordé en entrée à la 20 sortie 13 d'évacuation de l'unité 12 de lavage. Enfin, le dispositif de séparation peut être disposé dans l'unité 14 de stockage. Ce positionnement permet au contenu du premier bac 9 du dispositif de séparation, qui sert à la réception du fluide propre, de communiquer avec le contenu de l'enceinte de l'unité 14 de stockage. Le fonctionnement d'une telle installation de nettoyage va à présent être décrit. Lorsque l'on dégraisse une pièce dans l'unité 1 de lavage constituée essentiellement sous forme d'un évier, le dégraissage pouvant s'effectuer par trempage de la pièce dans un bain de l'unité 1 de lavage ou aspersion ou 30 projection du fluide de nettoyage au moyen d'organes de projection de fluide représentés en 16 à la figure 1, le liquide, chargé en particules, est évacué par gravité à travers l'orifice 13 de l'unité de lavage avant de pénétrer directement dans le réservoir 4 du dispositif de séparation. Le liquide s'écoule dans un premier temps le long de l'aimant 6 qui retient les particules magnétique. Suivant le principe de siphon, le liquide alors remonte le long de la paroi externe du conduit intérieur 4C du réservoir 4 jusqu'à être évacué du réservoir 4 à travers les ouvertures 4A qui sont ménagées dans le conduit 4B externe du 5 réservoir 4. Le fluide se déverse alors sur la face externe de la paroi 2 filtrante du corps séparateur. Par ruissellement, le liquide s'écoule de manière tangentielle à ce corps séparateur. A l'intérieur du corps séparateur, se présentant sous forme tronconique, l'obstacle 3 à l'écoulement permet, lorsque le flux de fluide s'écoule le long de la face interne dudit cône ou tronc de cône, 10 de casser l'écoulement et de permettre un détachement du liquide de la paroi 2. Les particules solides trop grosses pour passer à travers le maillage constitué par la paroi 2 filtrante du corps 1 séparateur restent sur la face externe du cône et sont entraînées par le reste du liquide et continuent leur trajectoire le long du cone pour finir dans le bac 10 de décantation. Ce bac est équipé d'une paroi filtrante qui permet au liquide filtré de retourner dans le bac 9 de réception du liquide propre. Le liquide propre est quant à lui évacué du corps séparateur à travers les ouvertures 8 ménagées dans la paroi 7 de base du corps. Le liquide peut être re-pompé par l'intermédiaire de moyens de pompage représentés en 15 aux figures puis chauffés par passage à travers un 20 échangeur thermique 17 pour obtenir une température proche de 35 C. Le liquide est alors projeté par l'intermédiaire des moyens 16 de projection de fluide dans l'unité de lavage et le cycle peut recommencer. Le fluide de nettoyage ainsi projeté est exempt de toute particule de dimension supérieure au seuil de filtration de la paroi 2 filtrante. Un tel dispositif permet ainsi de 25 régénérer le produit de lavage utilisé pour le nettoyage et en particulier le dégraissage des pièces et de travailler ainsi en circuit fermé. La durée de vie et la qualité du fluide de nettoyage sont ainsi augmentées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation des particules contenues dans un flux de fluide du type constitué essentiellement d'un corps (1) séparateur tubulaire au moins 5 partiellement évidé, d'allure générale de préférence tronconique ou tronpyramidale, ce corps (1) organisé autour d'un axe (XX') vertical étant délimité par une paroi (2) filtrante inclinée en s'écartant dudit axe depuis le sommet (1A) du corps (1) vers la base (lB) du corps (1), caractérisé en ce que ladite paroi (2) filtrante du corps (1) séparateur constitue o10 une surface d'écoulement gravitaire du fluide déversé sur la face externe de ladite paroi (2) à partir du sommet (1A) du corps (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette paroi (2) filtrante du corps (1) de séparateur est 15 munie sur sa face interne d'au moins un obstacle (3) à l'écoulement empêchant un écoulement en régime laminaire du flux de fluide ruisselant le long de la paroi (2) filtrante du corps séparateur. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps (1) du séparateur est alimenté en fluide par trop plein à partir d'un réservoir (4) de fluide disposé à l'intérieur du corps (1) séparateur et-dont l'ouverture (4A) débouche à la manière d'un cratère au sommet (1A) dudit corps (1). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le réservoir (4), se présentant extérieurement de préférence sous forme d'un corps cylindrique coaxial au corps (1) séparateur, est cloisonné intérieurement pour délimiter un passage du flux de fluide en chicane de type siphon imposant une trajectoire prédéterminée du flux de fluide 30 destiné à se répandre à la surface de la paroi (2) filtrante du corps (1) séparateur. 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le réservoir (4) est constitué d'au moins deux conduits (4B, 4C) tubulaires coaxiaux munis chacun de perçages (4A, 5) positionnés respectivement les uns (5) au voisinage de la base du conduit (4C) intérieur, les autres (4A) au voisinage du sommet du conduit (4B) extérieur. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le réservoir (4) est équipé intérieurement d'un aimant (6) affectant de préférence la forme d'un bâtonnet en vue de piéger au moins les particules métalliques contenues dans le flux de fluide. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'aimant (6) est disposé à l'intérieur et coaxial au conduit (40) tubulaire interne constitutif du réservoir (4). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la base (lB) du corps séparateur (1) est délimitée par une paroi (7) munie d'ouvertures (8) d'évacuation du fluide débarrassé d'au moins une partie de ses particules dit fluide propre. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la base (lB) du corps séparateur coopère d'une part avec un premier bac (9) servant à la réception du fluide propre, d'autre part avec un second bac (10) servant à la réception des particules contenues dans le fluide, le bac (10) de particules étant muni de parois filtrantes permettant le 25 déversement de fluide dans le bac de fluide propre. 10. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que l'obstacle (3) à l'écoulement équipant le corps (1) du séparateur est formé au moyen d'au moins un élément annulaire ajouré 30 s'insérant à l'intérieur dudit corps jusqu'à venir en butée par sa périphérie sur la face intérieure de la paroi (2) filtrante dudit corps (1) séparateur. 1 1. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le corps (1) séparateur est muni à sa base d'ouvertures (8) débouchant dans un bac de fluide propre, ledit bac (9) étant équipé d'un dispositif d'extraction de la phase légère du flux de fluide stocké à l'intérieur du réservoir, ce dispositif comprenant des moyens d'extraction de ladite phase et 5 des moyens de commande en fonctionnement desdits moyens d'extraction, les moyens de commande en fonctionnement des moyens d'extraction étant constitués d'une part de deux flotteurs aptes à flotter l'un à la surface de la phase légère, I'autre à la surface de la phase lourde, d'autre part d'au moins un capteur dont l'activation, autorisant la mise en fonctionnement ou 10 respectivement l'arrêt des moyens d'extraction, est asservie au positionnement relatif desdits flotteurs. 12. Installation de nettoyage, en particulier de dégraissage ou de déshuilage de pièces souillées par de la matière organique, ladite installation comprenant au 15 moins une unité (12) de lavage constituée d'au moins un bac équipé d'une sortie (13) d'évacuation de fluide de lavage chargé en particules et une unité (14) de stockage dudit fluide de lavage se présentant sous la forme d'une enceinte à partir de laquelle le fluide est pompé et ramené vers l'unité (12) de lavage, caractérisée en ce que l'installation de nettoyage est équipée d'un dispositif de séparation de particules, conforme à l'une des revendications 1 à 10, ce dispositif étant disposé en aval de la sortie (13) d'évacuation de l'unité (12) de lavage. 13. Installation de nettoyage selon la revendication 12, caractérisée en ce que le dispositif de séparation des particules est du type constitué d'un corps (1) séparateur alimenté par trop-plein à partir d'un réservoir (4) de fluide, logé à l'intérieur du corps (1) séparateur, et dont l'ouverture (4A) débouche à la manière d'un cratère au sommet dudit corps (1) 30 et en ce que le réservoir (4) dudit corps (2) séparateur est raccordé à la sortie (13) d'évacuation de l'unité (12) de lavage. 14. Installation de nettoyage selon la revendication 13, 12 a caractérisée en ce que le dispositif de séparation du type constitué d'un corps (1) séparateur dont la base (lB) coopère d'une part avec un premier bac (9) servant à la réception du fluide propre, d'autre part avec un second bac (10) servant à la réception de particules contenues dans le fluide est disposé dans 5 I'unité (14) de stockage, le contenu du premier bac (9) étant apte à communiquer avec le contenu de l'enceinte de l'unité (14) de stockage.