Brevet FR3099533A1 — publié le 20210205

Description Titre de l'invention : OBTURATEUR AUTOMATIQUE Domaine technique [0001] La présente invention concerne les dispositifs d'obturation notamment prévus dans les séparateurs d'hydrocarbures à fonctionnement gravitaire. [0002] La présente invention vise à constituer un obturateur destiné à condamner automa- tiquement toute sortie d'effluent du séparateur en cas de niveau trop important d'hydrocarbures dans celui-ci. Techniques antérieures [0003] On connaît des obturateurs qui permettent de réaliser automatiquement unc ob- turation du siège d'évacuation d'un séparateur d'hydrocarbures grâce à un disque d'étanchéité prévu autour d'un corps flottant. Régulièrement, l'obturateur automatique n'est pas utilisé lorsqu'un opérateur remplit le séparateur, par exemple au cours d'une phase d'installation de remplissage, de rinçage ou de maintenance. Pour retirer l'obturateur du siège d'évacuation pour prévenir son fonctionnement intempestif lors de ces phases, celui-ci est généralement mis et maintenu en position haute préalablement au remplissage par un câble de levée relié au flotteur. [0004] En cas d'oubli de la mise en position haute dc l'obturateur avant une phase ne le né- cessitant pas, il est en outre connu de pallier le problème d'utilisation intempestive de l'obturateur automatique en tirant sur le câble de levée. [0005] Cette solution est néanmoins inadaptée et difficile à mettre en place. Notamment, une force très importante doit être exercée sur le câble dc levée, parfois supérieure à la force humaine, pour retirer l'obturateur du siège d'évacuation. De plus, le câble est souvent centré sur l'obturateur, ce qui ne favorise pas le retrait du disque d'étanchéité. Par ailleurs, la force de retrait doit être exercée en intégralité pour retirer l'obturateur, sans possibilité de décollement partiel et progressif jusqu'à un retrait total. Surtout, le retrait n'est pas assisté dans les dispositifs connus. Exposé de l'invention 100061 L'invention a pour but de pallier au moins certains des inconvénients précités et de proposer un obturateur automatique capable de cumuler des avantages de facilité, rapidité et répétabilité dans son utilisation. 100071 L'invention a donc pour objet un obturateur pour séparateur gravitaire prévu pour séparer un premier fluide d'un deuxième fluide, comprenant un disque d'obturation et un élément flotteur adapté pour permettre la flottaison de l'obturateur sur le premier fluide, l'élément flotteur étant monté mobile par rapport au disque d'obturation. [0008] Selon une forme de réalisation, le disque d'obturation comporte un passage et 2 l'élément flotteur est monté mobile par rapport au disque d'obturation entre une première position et une deuxième position respectivement de fermeture et d'ouverture du passage. Avantageusement, un joint d'étanchéité intérieur contre lequel l'élément flotteur vient se loger lorsqu'il est clans la première position borde le passage. [0009] Dc préférence, l'obturateur comporte en outre un câble de levée relié à l'élément flotteur. [0010] Dans un mode de réalisation, un câble de tirage est relié au disque d'obturation. [0011] Avantageusement, l'élément flotteur comporte une extension cylindrique traversant le disque d'obturation pour guider en translation l'élément flotteur par rapport au disque d'obturation. [0012] Un ressort peut en outre être prévu pour agir en compression entre l'élément flotteur et le disque d'obturation. [0013] Avantageusement, le disque d'obturation comporte un support contre lequel le ressort vient en butée et présentant un conduit pour le guidage en translation de l'extension cylindrique. [0014] Dc préférence, au moins l'un des câbles de levée et de tirage coopère avec un système de maintien. [0015] Dans un mode de réalisation, l'obturateur comporte en outre un lest, le disque d'obturation étant entre ledit lest et l'élément flotteur. Brève description des dessins [0016] L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : [0017] [fig.1] représente un obturateur automatique de l'art antérieur. [0018] [fig.24 représente une vue de face d'un obturateur automatique selon l'invention qui est dans une première position. [0019] [fig.211] représente une vue en perspective dc l'obturateur automatique de la figure 2a. [0020] [fig.34 représente une vue de face dc l'obturateur automatique de la figure 2a qui est dans une deuxième position. [0021 [fig.311] représente une vue en perspective dc l'obturateur automatique de la figure 3a. [0022] [fig.4] représente l'obturateur automatique mis en position haute au-dessus d'un sé- parateur gravitaire. [0023] [fig.5] représente l'obturateur automatique en position normale dans un séparateur gravitaire à l'interface d'un mélange biphasique. [0024] [fig.6] représente l'obturateur automatique dans la première position lors d'un rem- plissage. 3 100251 Ifig.7a1 représente l'obturateur automatique clans la deuxième position lors d'un rem- plissage. [0026] [fig.711] représente l'obturateur automatique lié à un système de maintien. Description détaillée [0027] La Figure 1 illustre un obturateur automatique DI selon l'art antérieur. Il comprend un disque d'obturation D2 qui entoure un élément flotteur F4 ayant une densité prévue pour que l'obturateur DI flotte sur un premier fluide et coule dans le deuxième fluide du séparateur. Le disque D2 n'est pas mobile par rapport au flotteur F4 qui bouche toujours et complétement le passage PI prévu dans le disque D2 dans lequel il est logé. Lorsque l'obturateur DI est en position fermée en appui étanche sur un passage, il est quasiment impossible de l'en libérer par la force de l'homme, à cause de la pression de la colonne de liquide qui s'exerce sur l'obturateur Dl. [0028] Comme illustré sur les Figures 2a et 2h qui représente un obturateur automatique 1 selon l'invention, le disque d'obturation 2 comporte un passage P2. L'élément flotteur 3 est logé dans le passage P2. [0029] Lc flotteur 3 est monté mobile par rapport au disque 2 entre une première position (visible en Figures 2a et 2h) et une deuxième position (visible en Figures 3a et 3h) dans lesquelles il est respectivement logé et délogé du passage P2 de manière à ouvrir et fermer le passage P2. [0030] Lc flotteur 3 est réalisé dans un matériau choisi notamment pour sa densité, tel que le polyéthylène haute densité (PE-1-1D), afin que l'obturateur 1 soit sensiblement maintenu à l' interface des deux fluides FI, F2 (visibles en Figure 5). [0031] On nomme arbitrairement « deuxième fluide» F2 le fluide comportant un mélange de liquides à retenir, qui surnagent le premier fluide F1. Le premier fluide Fl est donc constitué du liquide ou du mélange de liquides le plus lourd. Les premier et deuxièmes fluides FI, F2 sont généralement des mélanges de houes, d'hydrocarbures et d'eau. [0032] Par exemple, le flotteur 3 est constitué dans un matériau permettant à l'obturateur 1 d'atteindre un tarage de sensiblement 0.85 grammes par centimètre cube. [0033] En outre, l'obturateur I comporte un lest 5. Le lest 5 est un élément amovible d'ajustement du tarage de l'obturateur. Le lest 5 permet ainsi d'adapter l'obturateur I aux spécificités des fluides à séparer. Une combinaison avantageuse du flotteur 3 et du lest 5 permet par exemple d'atteindre un tarage de sensiblement 0.90 ou 0.95 grammes par centimètre cube. [0034] Le lest 5 est avantageusement monté en partie inférieure de l'obturateur 1. Le disque 2 est donc entre le lest 5 et le flotteur 3. Le lest 5 permet ainsi d'éviter un retournement intempestif de l'obturateur 1. [0035] Le disque 2 peut être réalisé dans un élément comportant du métal, comme de l'acier galvanisé ou de r inox. [0036] Le disque 2 a un diamètre supérieur au siège 11 du séparateur 10 illustré en Figures 4 à 7, de sorte à pouvoir l'obturer. Il comporte en outre un joint d'étanchéité extérieur 9 sur sa périphérie extérieure adapté pour garantir l'étanchéité entre le flotteur 3 et le siège 11 du séparateur 10 lorsque l'obturateur est placé sur le siège. [0037] Le passage P2 est bordé d'un joint d'étanchéité intérieur 4 contre lequel le flotteur 3 vient se loger lorsqu'il est dans la première position. Les joints d'étanchéité intérieur et extérieur 4, 9 peuvent être des joints toriques et être en matériau élastiquement deformable comprenant du caoutchouc. [0038] Le flotteur 3 peut être guidé en translation par rapport au disque d'obturation 2 par une extension cylindrique 6 du flotteur 3 traversant le disque 2. L'extension cylindrique 6 est par exemple une tige 6 comprenant du métal et de forme sensiblement cylindrique. [0039] La tige 6 est liée au flotteur 3 par son extrémité basse, par exemple grâce à un insert en laiton A4 inséré dans le flotteur 3. Elle peut comporter un moyen de retenue du lest tel qu'un boulon à son extrémité basse opposée à l'extrémité haute. [0040] Un ressort 8 peut en outre être prévu pour agir en compression entre le flotteur 3 et le disque 2. Il est par exemple positionné autour de la tige 6. Il permet de maintenir le flotteur 3 dans sa première position, c'est-à-dire logé dans le passage P2 et appuyé contre le joint d'étanchéité intérieur 4 du disque 2. [0041] Le disque 2 peut comporter un support 7 contre lequel le ressort 8 vient en butée et présentant un conduit P7 pour le guidage en translation de la tige 6. [0042] Par exemple, le support 7 est pourvu sous le disque 2 et assemblé par soudage. Il peut comprendre du métal. [0043] Comme illustré sur les Figures 4 à 7, l'obturateur 1 est prévu pour être utilisé sur un séparateur gravitaire 10, c'est-à-dire un séparateur utilisant la gravité pour réaliser une séparation, notamment de deux fluides. [0044] Sur la Figure 5, on voit que l'obturateur est adapté pour se maintenir sensiblement à l'interface entre les deux fluides à séparer dans le séparateur. Par exemple, la partie supérieure du flotteur 3 s'étend sensiblement horizontalement selon un plan horizontal correspond au ménisque interfaçant les deux fluides FI, F2. [0045] Comme illustré sur les Figures 4 et 5, un câble de levée C2 relié à l'obturateur 1 permet de le monter hors des fluides FI, F2. Par exemple, le câble de levée C2 est relié à l'obturateur 1 par deux attaches A2, A3 situées sur le disque 2. [0046] Dans un mode de réalisation, un câble de tirage Cl au flotteur 3 par une attache Al qui centrée sur le flotteur et située sur le dessus du flotteur lorsque l'obturateur 1 est immergé. Le câble de tirage CI permet de libérer l'obturateur 1 de son siège 11 en cas de négligence de l'opérateur, ouvrant ainsi la zone de passage P2. [0047] Les attaches Al, A2, A3 peuvent comporter un anneau de levage monté par exemple par vissage sur un insert en laiton inséré dans le flotteur 3, ou un élément de tôlerie soudé au disque 2. [0048] La deuxième ou la troisième attache A2, A3 peut être préférentiellement excentrée par rapport à l'axe Z, c'est-à-dire placé près du bord extérieur du disque 2, de manière à faciliter son décollage du siège 11 en cas d'aspiration telle que celle représentée sur la Figure 6. [0049] En se référant à la Figure 7a, lorsque l'obturateur 1 est aspiré sur le siège 11 et que l'opérateur tire sur le premier câble Cl, il tire le flotteur 3 par rapport au disque 2 vers le haut, à l'encontre du poids de la colonne d'eau et du ressort 8. Le flotteur 3 est alors délogé du passage P2, c'est-à-dire dans sa deuxième position. Le passage P2 prévu dans le disque 2 est alors libéré et le fluide Fl peut s'écouler par gravité à travers le passage P2 puis à travers le siège 11. Plus le délogement du flotteur 3 est grand, mois il faut exercer de force pour continuer le délogement par le câble de levée Cl . En effet, le poids de la colonne de fluide sur le disque 2 et l'effet d'aspiration diminuent progressivement au cours de la libération progressive du passage P2 pour l'écoulement. [0050] D'autres agencements des câbles de levée et de tirage peuvent être réalisés pour permettre de décoller et soulever l'obturateur 1 sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, ils peuvent être démultipliés, reliés à d'autres parties de l'obturateur 1 que le disque 2 ou le flotteur 3, ou reliés indirectement à l'obturateur 1. [0051] Par exemple, comme illustré sur la Figure 4, au moins un câble peut être relié à l'obturateur 1 via un système de maintien 12 adapté pour le support ou le guidage dudit câble et comprenant par exemple un mécanisme à poulies, un palier ou un roulement coopérant avec ledit câble. Ce système permet d'aider le décollement de l'obturateur en réduisant encore l'effort à fournir par l'opérateur. Comme illustré sur la Figure 7b, trois câbles de tirage peuvent être utilisés. Ainsi, un câble C2 est par exemple interfacé indirectement à l'obturateur via un joug 12 qui est lié en un ou plusieurs points d'attache A2, A3 de l'obturateur 1 par deux autres câbles de tirage C2a, C2b placés de part et d'autre du flotteur 3 et liées au disque 2. [0052] Lorsque l'opérateur tire sur le deuxième câble C2, il peut exercer une force excentrée, via les câbles C2a, C2b le cas échéant, pour décoller complètement l'obturateur 1 et le libérer du siège 11. [0053] Par exemple, pour un mètre de colonne d'eau, il apparaît qu'il faut une force su- périeure à un équivalent de douze kilogrammes pour décoller un obturateur automatique classique D1 de l'art antérieur, tandis qu'une force de quatre kilogrammes permet de faire un décollement partiel de l'obturateur 1 selon l'invention, et une force de six kilogrammes en permet un décollement total. [0054] Ainsi, grâce à cette nouvelle conception d'obturateur automatique 1, il est possible 6 d'actionner un à trois câbles Cl, C2 en fonction du besoin en décollement et libération de l'obturateur 1. L'obturateur 1 est alors libéré progressivement et avec un effort moindre. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] REVENDICATIONSObturateur (I) pour séparateur gravitairc (10) prévu pour séparer un premier fluide (F1) d'un deuxième fluide (F2), comprenant un disque d'obturation (2) et un élément flotteur (3) adapté pour permettre la flottaison de l'obturateur (1) sur le premier fluide (F1), caractérisé en ce que l'élément flotteur (3) est monté mobile par rapport au disque d'obturation (2). Obturateur (1) selon la revendication 1, dans lequel le disque d'obturation (2) comporte un passage (P2) et l'élément flotteur (3) est monté mobile par rapport au disque d'obturation (2) entre une première position et une deuxième position respectivement de fermeture et d'ouverture du passage (P2). Obturateur (1) selon la revendication 2, dans lequel un joint d'étanchéité intérieur (4) contre lequel l'élément flotteur (3) vient se loger lorsqu'il est dans la première position borde le passage (P2). Obturateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un câble de levée (Cl) relié à l'élément flotteur (3). Obturateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un câble de tirage (C2, C2a, C2b) relié au disque d'obturation (2). Obturateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément flotteur (3) comporte une extension cylindrique (6) traversant le disque d'obturation (2) pour guider en translation l'élément flotteur (3) par rapport au disque d'obturation (2). Obturateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un ressort (8) agissant en compression entre l'élément flotteur (3) et le disque d'obturation (2). Obturateur (1) selon les revendications 6 et 7, dans lequel le disque d'obturation (2) comporte un support (7) contre lequel le ressort (8) vient en butée et présentant un conduit (P7) pour le guidage en translation de l'extension cylindrique (6). Obturateur (1) selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel au moins l'un des câbles de levée et de tirage (CI, C2, C2a, C2b) coopère avec un système de maintien (12). Obturateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un lest (5), le disque d'obturation (2) étant entre ledit lest (5) et l'élément flotteur (3).