Brevet FR3066577A1 — publié le 20181123

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne une jonction d'extrémité entre deux tubes de circulation de fluide ainsi qu'un réacteur, en particulier un photobioréacteur, équipé d'au moins une telle jonction. Elle concerne plus particulièrement une jonction d'extrémité entre deux tubes de circulation de fluide formée de deux corps d'axes parallèles, lesdits corps comprenant chacun une face d'extrémité ouverte de raccordement à un tube et l'autre face d'extrémité munie d'une cheminée axiale débouchante ou non débouchante. ART ANTÉRIEUR L'utilisation de photobioréacteur tubulaire pour la production de molécules d'intérêt destinées aux industries pharmaceutique, cosmétique ou agroalimentaire ou pour la culture de microorganismes, en particulier dans le domaine de l'aquaculture, s'est répandue ces dernières années. Ces photobioréacteurs tubulaires comprennent généralement au moins deux tubes parallèles verticaux reliés entre eux à chacune de leurs extrémités pour définir un espace clos à l'intérieur duquel un fluide circule. L'inconvénient majeur d'un tel réacteur est l'encrassement potentiel rapide des parois constitutives des tubes dudit réacteur. Pour éviter ou réduire le risque d'un tel encrassement, la génération et l'entretien d'un mouvement tourbillonnaire sont réalisés en connectant les tubes entre eux par des dispositifs de jonction qui permettent d'introduire le fluide liquide tangentiellement en entrée de la colonne formée par ledit tube et donc, de générer un mouvement tourbillonnaire. Jusqu'à présent, de tels dispositifs de jonction sont complexes et onéreux et ne 3066577 2 donnent pas entière satisfaction. BUT ET RÉSUMÉ Un but de l'invention est de proposer une jonction d'extrémité dont la conception est améliorée, en particulier simplifiée au regard de l'état de la 5 technique, sans nuire aux performances de ladite jonction en termes de création d'un mouvement tourbillonnaire. À cet effet, l'invention a pour objet une jonction d'extrémité entre deux tubes de circulation de fluide, ladite jonction étant formée de deux corps d'axes parallèles, lesdits corps comprenant chacun une première face d'extrémité 10 ouverte de raccordement à un tube et une deuxième autre face d'extrémité opposée, caractérisée en ce que les deux corps sont l'un, cylindrique, l'autre cylindro-sphérique, en ce que la deuxième face d'extrémité du corps cylindrosphérique correspond à la partie sphérique dudit corps cylindro-sphérique, en ce que lesdits corps sont reliés par un passage comprenant deux flancs, l'un 15 des flancs, dit premier flanc, tangentant la partie cylindrique des deux corps, l'autre flanc, dit deuxième flanc, formant avec le premier flanc une section dudit passage se réduisant depuis le corps cylindro-sphérique en direction du corps cylindrique, en ce que le deuxième flanc est une paroi courbe, en ce que lesdits flancs sont reliés entre eux par deux parois de liaison, lesdites parois de 20 liaison formant respectivement le dessus et le dessous du passage à l'état positionné verticalement des axes des corps cylindrique et cylindro-sphérique, en ce que les corps cylindrique et cylindro-sphérique, et le passage sont réalisés d'une seule pièce et en ce que la paroi de liaison formant le dessous du passage est reliée à chacun des flancs par une zone courbe. 25 La réalisation d'une jonction d'extrémité sous forme d'une seule pièce et la présence de zones courbes en des emplacements stratégiques de ladite jonction permettent l'obtention d'une jonction d'extrémité de conception simplifiée, sans nuire aux performances de cette dernière. 3066577 3 Selon un mode de réalisation de l'invention, la paroi constitutive du deuxième flanc tangente, dans sa zone de raccordement au corps cylindrique, un plan parallèle au premier flanc, et tangente, dans sa zone de raccordement au corps cylindro-sphérique, le diamètre du corps cylindro-sphérique. 5 Selon un mode de réalisation de l'invention, la paroi constitutive du deuxième flanc présente une zone de raccordement au corps cylindrique disposée dans un plan parallèle au premier flanc et écartée du premier flanc d'une distance au plus égale au rayon du cylindre formé par ledit corps cylindrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la paroi courbe constitutive du 10 deuxième flanc est une paroi convexe à convexité tournée vers le premier flanc. Selon un mode de réalisation de l'invention, la deuxième face d'extrémité d'au moins l'un des corps est munie d'une cheminée axiale. 15 Selon un mode de réalisation de l'invention, la cheminée du corps cylindrosphérique est une cheminée borgne non débouchante. Selon un mode de réalisation de l'invention, la cheminée du corps cylindrique est une cheminée débouchante ouverte à son extrémité opposée à celle de raccordement audit corps, et le diamètre de l'ouverture de la cheminée du 20 corps cylindrique est inférieur à 2 mm, de préférence inférieur à 1 mm. Selon un mode de réalisation de l'invention, ladite jonction est une pièce en matière de synthèse, telle qu'un silicone, un polymère thermoplastique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la paroi de liaison formant le dessus du passage est reliée à chacun des flancs par une zone courbe. 25 L'invention a encore pour objet un réacteur, notamment pour la culture d'organismes vivants, ledit réacteur comprenant deux tubes de circulation de 3066577 4 fluide et, au niveau d'au moins l'une des extrémités des tubes, une jonction d'extrémité desdits tubes entre eux, caractérisé en ce que la ou au moins l'une des jonctions d'extrémité des tubes est conforme à celle décrite ci-dessus. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 5 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 d'un réacteur conforme à l'invention. - La figure 2 représente une vue schématique en perspective d'une jonction 10 d'extrémité prise côté deuxième flanc. - La figure 3 représente une vue schématique en perspective d'une jonction d'extrémité prise côté deuxième flanc, sous un autre angle. - La figure 4 représente une vue schématique en perspective d'une jonction d'extrémité prise côté premier flanc. 15 - La figure 5 représente une vue schématique d'une moitié de jonction d'extrémité. - La figure 6 représente une vue partielle d'une jonction d'extrémité pour illustrer le profil du passage. - La figure 7 représente une vue de dessus d'une jonction d'extrémité. 20 - La figure 8 représente une vue schématique prise de dessous d'une jonction d'extrémité. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Comme mentionné ci-dessus, l'invention a pour objet une jonction 1 d'extrémité 3066577 5 entre deux tubes 20 de circulation de fluide plus particulièrement appliquée à un réacteur 19 du type de celui représenté à la figure 1. Ce réacteur comprend deux tubes 20 verticaux parallèles. Les extrémités supérieures des tubes sont reliées par une première jonction 1 d'extrémité et 5 les extrémités inférieures des tubes sont reliées par une deuxième jonction d'extrémité qui peut être identique ou distincte de la première jonction d'extrémité. Dans l'exemple représenté, les deux jonctions d'extrémité sont identiques, entraînant une simplification du réacteur. Chaque jonction 1 d'extrémité comprend un corps 2 cylindrique et un corps 3 10 cylindro-sphérique, c'est-à-dire comportant un tronçon cylindrique fermé à une extrémité par une calotte sphérique pour conférer à ladite face d'extrémité une forme bombée convexe à convexité tournée vers l'extérieur du tronçon cylindrique. La partie sphérique du corps cylindro-sphérique est donc formée par la face 7 d'extrémité avec cheminée, en forme générale d'hémisphère ou 15 de calotte sphérique dudit corps. Le rayon de la partie sphérique peut être identique ou inférieur au rayon de la partie cylindrique du corps. Le corps 2 cylindrique et le corps 3 cylindro-sphérique s'étendent parallèlement entre eux et sont reliés l'un à l'autre par un passage 8. Le corps 2 cylindrique présente l'une de ses faces d'extrémité appelée 20 première face d'extrémité qui est ouverte et qui sert au raccordement à un tube 20. Cette première face d'extrémité ouverte est représentée en 4 aux figures. L'autre face d'extrémité du corps 2 cylindrique représentée en 6 aux figures est, dans les exemples représentés, une face d'extrémité au moins partiellement fermée. En effet, cette face 6 d'extrémité est fermée par une 25 surface plane de laquelle fait saillie une cheminée 13 axiale qui s'étend en saillie vers l'extérieur, depuis ladite face 6 d'extrémité. Cette cheminée 13 est dite axiale car elle est coaxiale au corps 2 cylindrique. Cette cheminée 13 peut être débouchante ou non débouchante. En variante, cette cheminée pourrait être supprimée, la face 6 d'extrémit étant dans ce cas fermée. 3066577 6 Le corps 3 cylindro-sphérique comprend, de manière similaire, une première face 5 d'extrémité ouverte de raccordement à un tube 20. Le raccordement entre tube et corps s'opère par emmanchement, tant au niveau du corps 2 cylindrique qu'au niveau du corps 3 cylindro-sphérique. 5 La face 7 d'extrémité opposée du corps 3 cylindro-sphérique, qui constitue la partie sphérique du corps, est munie d'une cheminée 14 axiale, c'est-à-dire d'axe confondu avec l'axe longitudinal du corps et s'étend en saillie vers l'extérieur depuis la face 7 d'extrémité. Comme mentionné ci-dessus, cette face 7 d'extrémité avec cheminée du corps 3 cylindro-sphérique qui correspond à la 10 partie sphérique dudit corps est en forme générale d'hémisphère ou de calotte sphérique. En variante, la cheminée pourrait être supprimée. Chacune de ces cheminées, lorsqu'elle est présente, comme dans les exemples représentés, peut être débouchante ou non débouchante. Dans l'exemple représenté, la cheminée 13 du corps cylindrique est une cheminée 15 débouchante, ouverte à son extrémité opposée à celle se raccordant au corps, et avec un diamètre d'ouverture inférieur à 2 mm, de préférence encore, inférieur à 1 mm. Dans l'exemple représenté en particulier, le diamètre d'ouverture de la cheminée 13 du corps 2 cylindrique est égal à 1 mm. La cheminée 13 du corps 20 cylindro-sphérique est non débouchante ou borgne. Le passage 8, qui relie les corps cylindrique et cylindro-sphérique entre eux comprend deux flancs 9, 10 en regard et deux parois 11, 12 de liaison. Les parois 11, 12 de liaison forment respectivement le dessus et le dessous du passage 8 en position verticale des axes des corps cylindrique 2 et cylindro- 25 sphérique 3. L'un des flancs, appelé premier flanc et représenté en 9 aux figures, tangente la partie cylindrique des deux corps. Il se présente sous forme d'un élément droit. L'autre flanc, appelé deuxième flanc et représenté en 10 aux figures, 3066577 7 définit avec le premier flanc, une section de passage qui se rétrécit depuis le corps 3 cylindro-sphérique en direction du corps 2 cylindrique. Ainsi, le passage 8 présente une largeur prise suivant une direction perpendiculaire au premier flanc, comprise entre 10 et 30 mm, de préférence voisine de 30 mm 5 côté extrémité du passage en liaison avec le corps cylindro-sphérique et une largeur comprise entre 10 et 20 mm, de préférence voisine de 15 mm côté extrémité du passage en liaison avec le corps cylindrique. Ce deuxième flanc 10 est formé par une paroi courbe, comme illustré à la figure 7, avec une convexité de la paroi orientée vers le premier flanc 9. Ce 10 deuxième flanc 10 tangente, dans sa zone de raccordement au corps cylindrique, un plan parallèle au premier flanc 9 et tangente, dans sa zone de raccordement au corps 3 cylindro-sphérique le diamètre du corps 3 cylindrosphérique.La zone de raccordement du deuxième flanc 10 au corps 2 cylindrique est disposée dans un plan, parallèle au premier flanc, et écartée du 15 premier flanc d'une distance au plus égale au rayon du cylindre formé par le corps 2 cylindrique. Dans l'exemple représenté, chaque paroi 11, 12 de liaison est reliée à chacun des flancs par une zone courbe, pour éviter une accumulation des salissures. Ainsi, la paroi 11 de liaison formant le dessus du passage est reliée à chacun 20 des flancs 9, 10 par une zone courbe représentée en 16 aux figures, tandis que la paroi 12 de liaison formant le dessous du passage est reliée à chacun des flancs 9, 10 par une zone courbe représentée en 15 aux figures. De manière caractéristique à l'invention, les corps cylindrique 2 et cylindrosphérique 3, le passage 8 et les cheminées 13 et 14, lorsqu'elles sont 25 présentes, forment un ensemble monobloc, réalisé d'une seule pièce. La jonction 1 d'extrémité peut ainsi être réalisée à l'aide des techniques de fabrication utilisées pour les pièces en matière de synthèse. En effet, cette pièce est en matière de synthèse de préférence en polyéthylène haute densité. 3066577 8 Dans le réacteur obtenu avec de telles jonctions 1 d'extrémité, les tubes 20 peuvent être comme illustré positionnés verticalement et le flux de fluide circule dans la jonction 1 d'extrémité placée à l'extrémité supérieure des tubes, comme dans la jonction d'extrémité placée à l'extrémité inférieure des tubes, depuis le 5 corps cylindro-sphérique en direction du corps cylindrique. Au moins une alimentation en air est prévue en partie basse du réacteur, pour favoriser une agitation du fluide et limiter l'encrassement des tubes. En partie haute, l'ouverture ménagée dans l'une des cheminées peut permettre une évacuation d'air et du fluide par surverse. Le mouvement tourbillonnaire io généré dans les tubes évite un encrassement trop rapide des tubes et permet une meilleure exposition du flux de fluide à la lumière. En variante, les tubes 20 peuvent être positionnés horizontalement. REVENDICATIONS1. Jonction (1) d'extrémité entre deux tubes (20) de circulation de fluide, ladite jonction (1) étant formée de deux corps (2, 3) d'axes parallèles, lesdits corps (2, 3) comprenant chacun une première face (4, 5) d'extrémité ouverte de raccordement à un tube (20) et une deuxième autre face (6, 7) d'extrémité opposée, caractérisée en ce que les deux corps (2, 3) sont l'un (2), cylindrique, l'autre (3) cylindro-sphérique, en ce que la deuxième face (7) d'extrémité du corps (3) cylindro-sphérique correspond à la partie sphérique dudit corps (3) cylindrosphérique, en ce que lesdits corps (2, 3) sont reliés par un passage (8) comprenant deux flancs (9, 10), l'un des flancs, dit premier flanc (9), tangentant la partie cylindrique des deux corps (2, 3), l'autre flanc, dit deuxième flanc (10), formant avec le premier flanc (9) une section dudit passage (8) se réduisant depuis le corps (3) cylindro-sphérique en direction du corps (2) cylindrique, en ce que le deuxième flanc (10) est une paroi courbe, en ce que lesdits flancs (9, 10) sont reliés entre eux par deux parois (11, 12) de liaison, lesdites parois (11, 12) de liaison formant respectivement le dessus et le dessous du passage (8) à l'état positionné verticalement des axes des corps cylindrique (2) et cylindro- sphérique (3), en ce que les corps cylindrique (2) et cylindro-sphérique (3), et le passage (8) sont réalisés d'une seule pièce et en ce que la paroi (12) de liaison formant le dessous du passage (8) est reliée à chacun des flancs (9, 10) par une zone courbe (15). 2. Jonction (1) d'extrémité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi constitutive du deuxième flanc (10) tangente, dans sa zone de raccordement au corps (2) cylindrique, un plan parallèle au premier flanc (9), et tangente, dans sa zone de raccordement au corps (3) cylindro-sphérique, le diamètre du corps (3) cylindro-sphérique. 3. Jonction (1) d'extrémité selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la paroi constitutive du deuxième flanc (10) présente 3066577 10 une zone de raccordement au corps (2) cylindrique disposée dans un plan parallèle au premier flanc (9) et écartée du premier flanc (9) d'une distance au plus égale au rayon du cylindre formé par ledit corps (2) cylindrique. 5 4. Jonction (1) d'extrémité selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la paroi courbe constitutive du deuxième flanc (10) est une paroi convexe à convexité tournée vers le premier flanc (9). 5. Jonction (1) d'extrémité selon l'une des revendications 1 à 4, 10 caractérisé en ce que la deuxième face (6, 7) d'extrémité d'au moins l'un des corps (2, 3) est munie d'une cheminée (13, 14) axiale. 6. Jonction (1) d'extrémité selon larevendication 5, caractérisée en ce que la cheminée (14) du corps (5) cylindro-sphérique est 15 une cheminée borgne non débouchante. 7. Jonction (1) d'extrémité selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la cheminée (13) du corps (2) cylindrique est une cheminée débouchante ouverte à son extrémité opposée à celle de 20 raccordement audit corps (2), et le diamètre de l'ouverture de la cheminée (13) du corps (2) cylindrique est inférieur à 2 mm, de préférence inférieur à 1 mm. 8. Jonction (1) d'extrémité selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ladite jonction (1) est une pièce en matière de 25 synthèse. 9. Jonction (1) d'extrémité selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que en ce que la paroi (11) de liaison formant le dessus du passage (8) est reliée à chacun des flancs (9, 10) par une zone (16) courbe. 30 10. Réacteur (19), notamment pour la culture d'organismes vivants, ledit réacteur (19) comprenant deux tubes (20) de circulation de fluide et, au niveau 3066577 11 d'au moins l'une des extrémités des tubes (20), une jonction (1) d'extrémité desdits tubes (20) entre eux, caractérisé en ce que la ou au moins l'une des jonctions (1) d'extrémité des tubes (20) est conforme à l'une des revendications 1 à 9. 5