CA1052289A - Procede et dispositif permettant l'etablissement d'une loi de preparation predeterminee du debit dans une veine fluide - Google Patents
Procede et dispositif permettant l'etablissement d'une loi de preparation predeterminee du debit dans une veine fluideInfo
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Abstract
Procédé et dispositif permettant l'établissement d'une loi de répartition prédéterminée du débit d'une veine fluide. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on provoque dans une zone prédéterminée un écoulement de la veine présentant une composante horizontale et soumet la veine s'écoulant à des pertes de charge prédéterminées en une pluralité de points situés en amont et/ou en aval de cette zone et répartis suivant une section transversale par rapport à l'écoulement de façon à subdiviser la veine en une pluralité de veines élémentaires ayant une direction sensiblement identique et imposer à chacune des veines élémentaires un débit prédéterminé. Le dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus est caractérisé en ce qu'il comporte une cuve ayant une entrée et une sortie disposées l'une par rapport à l'autre de façon à délimiter une zone prédéterminée et provoquer dans cette zone un écoulement de la veine présentant une composante horizontale, et une pluralité de tubes disposes l'un à côté de l'autre à l'intérieur de la cuve et situés en amont et/ou en aval de la zone prédéterminée. Chaque tube s'étend d'une partie inférieure à une partie supérieure de la cuve et présente au moins un orifice intérieur communiquant avec la veine fluide et un orifice extérieur communiquant avec une chambre d'entrée ou une chambre de sortie; les orifices intérieurs sont disposés à des niveaux différents de façon à soumettre la veine s'écoulant à des pertes de charge prédéterminées en une pluralité de points correspondants et ainsi subdiviser la veine en une pluralité de veines élémentaires ayant une direction sensiblement identique et imposer à chacune des veines élémentaires un débit prédéterminé, les orifices extérieurs étant situés à un niveau au plus égal au niveau du plan supérieur de la veine fluide. L'invention est particulièrement applicable aux procédés de décantation et de flottation.
Description
5 ~2 ~
~ a présent;e inven-tion e~t relativ~ à un procédé et ~ un dispositif permettant l'établissernent d'une loi de réparti-tion prédéterminée du ~ébit dans une veine flui.de9 ainsi. qu'à un procédé de décantation e-t ~ un procédé de flottation mettan-t en oeuvre ce procédé et ce disposi-tlf.
On sait que llon peut constater que, lorsque lton provo--que l'écoulement d'une veine fluide dans un dispositif présen-tant une variation brusque de la section o~erte au passa~e du fluide, la variation de vitesse d'écoulement qui s?ensuit né-cessairement provoque l'établissement d'un traje-t privilégié
entre la zone ].a plus large et la zone la plus étroite : le fluide se déplace seulemçnt dan~ une zone présentant par exemple la ~orme dlun c~ne ou d'un bis~au convergeant vers la zone é-troi~e, et stagne~ tout autour.
Naturellement~ la forme de l'écoulcment privilégié est étroitement liée à la ~orme des différentes parties du disposi-tifo On rencontre notamment cet inconvénient dans les disposi-ti~s destinés à l~épuration des liquides par décantation ou par flottation~ qui se présentent généralement sous la forme d'une ouve ouverte à llair libre à sa partie supérieure; oette cuve présente une forme générale soit parallélépipédique, auquel cas le liquide est introduit par l'une de ses extrém~tés trans- -versales pour être recueilli par un déversoir situé ~ son autre extrémité, soit cylindrique, auquel cas le liquide est introduit dans une cheminée centrale qui l'amène à proximité du fond de la .. . .
cuve, puis repris par un déversoir périp~léri.que; naturellelllent, la cuve est en outre munie de dispositifs propres ~ évacuer les impuretés s'y déposant ou y flottant par gravité.
3 Dans un cas co~ne dans l'autre, ~e déversoix~ qui définit le niveau du plan supérieur de la veine liquide, peut présenter la ~orme d'une lavre horl~ontale, éventuellement crantee, ou ., ,~, .
, ' ' ~ 5 ~2 ~9 dlune juxtaposltion dloxifices disposés dc~ns un mêrne pla~l hori--zontal~ mais, quelle que soi-t ce-tte forr~e, l.e bord du déversoir correspond ~ une zone ~ù la vi-tesse du liqulde est beaucoup plus importante qu'à llen-trée de celui-ci dans la cuve, dans un rapport qui peut aller jusqu~à 100, e-t l~on peut constater les phénomènes décri-ts ci-dessus : en fait, seule une peti-te partie du volume de la cuve est utiliséeO
Pour tenter de répartir l~écoulement dans toute la sec-tion de la cuve, et ceci jusqu~à proximité immédiate du déver-soir, on a envisagé de remplacer celui-ci par une grille au-torisant la sortie du liquide à toutes les profondeurs, à des vitesses moindresO
: Mais, dans la mesure où le débit de liquide à travers .chaque ori:~ice de la gr:ille est fonctio~ de la hauteur de li~
quide au-dessus de cet orifice et du débit ~ travers tous les autres orifices de la grille~ le calcul et la réalisa-tion de cette grille pour obtenir une répartition prédéterminée de lté-coulement dans la sec-tion transversale de la cuve, que cette répar-tition soit uniforme ou non, posent des problèmes insur-montables d~s notamment au grand nombre d~orifices et à leur petite taille.
Naturellement, on rencontre ce problème son seulement dans les cuves de décantation ou.de flottation, mais également dans de nombreux autres dispositifs dans lesquels il serait u-;~ tile d~établir l'écoulement d~un fluide suivant une loi de ré-,~ .
partition prédéterminée, uniforme ou nonO
~e but de la présente invention est d~apporter une so-. lution à ce problème en proposant un procédé et un dispositif permettant l~établissement d'une loi de répartition prédéter-minée du débit dans une veine fluide, et par exemple dans une veine liquide slécoulant dans une cuve. ~'invention est par-ticuliaremen~ applicable aux procédés de décantation et de .
flottation. 1~5~2~
Le procede selon l'invention est caracterise en ce que l'on provoque dans une zone prédéterminée un écoulement de la veine présentant une composante horizontale et soumet la veine s'écoulant à des pertes de charge prédéterminées en une pluralite de points situés en amont et/ ou en aval de cette zone et répartis suivant une section transversale par rapport à l'écoulement de facon à subdiviser la veine en une pluralité de veines élementaires ayant une direction sensible-ment identique et imposer à chacune des veines elémentaires un débit prédéterminé. Ce procédé permet ainsi d'etablir des vitesses d'ecoulement parfaitement contrôlees en differents points de la section transversale de la cuve, et par consequent, de contrôler les debits elementaires dans toute cette section transversale si ces points sont judicieusement choisis.
Le reglage du débit de chaque veine élémentaire peut être obtenu en imposant à celle-ci un parcours prédéterminé, respectivement vers l'amont et/ou vers l'aval, par exemple par passage dans un tube présentant au moins un orifice debouchant à
l'interieur de la veine liquide et un orifice extérieur relié
respectivement à l'entrée et/ou la sortie de la cuve, ce procédé est particulierement facile de mise en oeuvre puisqu'une batterie de tubes peut facilement être adaptée à une installation existante, par exemple par raccordement direct des oriEices exté-rieurs des tubes au déversoir, après que l'on ait isole de la veine ces orifices superieurs et ce deversoir.
Cette adaptation peut être effectuée par simple apport , ~ . , .
d'un dispositif auxiliaire, sans modification des machines, et la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est particu-lièrement simple et économique.
~ es essais effectués sur des installations de décan-tation et de flottation ainsi transformees ont montre que, à
qualite d'epuration comparable, il etait possible d'augmenter s;~
le debit à travers l'installation de 2Q à 100~ par rapport à ce qui etait connu jusqu'à present, du fait de la meilleure utilisation du volume disponible dans la cuve.
Par exemple, par un choix judicieux de la profondeur et de la section des orifices interieurs à la veine, on a pu etablir dans celle-ci des débits élémentaires decroissant de haut en bas, et ameliorer ainsi les resultats en epuration par decantation, ou des debits elementaires decroissant de bas en haut, et ameliorer ainsi les resultats en epuration par flot~
tation.
L'invention vise egalement un dispositif permettant la mise en oeuvre du procede ci-dessus. I.e dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une cuve ayant une entrée e-t une sortie disposees l'une par rapport à l'autre de fagon à délimiter une zone predéterminée et provoquer dans cette zone un écoulement de la veine présentant une composante - horizontale, et une pluralité de tubes disposés l'un à côté de l'autre à l'interieur de la cuve et situés en amont et/ou en aval de la zone predeterminee. Chaque tube s'etend d'une partie inferieure à une partie superieure de la cuve et presen-te au moins un orifice intérieur communiquant avec la veine fluide et un orifice extérieur communiquant avec une chambre d'entrée ou une chambre de sortie; les orifices intérieurs ~ sont disposés à des niveaux différents de fac,on à soumettre -;~ la veine s'écoulant à des pertes de charge prédéterminées en ~-une pluralité de points correspondants et ainsi subdiviser la veine en une pluralité de veines élementaires ayant une .
direction sensiblement identique et imposer à chacune des ' veines elémentaires un débit prédéterminé, les orifices extérieurs étant situés à un niveau plus é~al au niveau du plan superieur de la veine fluide, . 1 :
1~35'~2~
L'invention sera mieux comprise si l'on se refère a la description ci-dessous, relative a un mode de mise en oeuvre non limitatif, ainsi qu'aux dessins annexes, qui font partie integrante de cette description.
La figure 1 montre une vue d'une cuve parallelepipedique - destinée a l'epuration d'un liquide par decantation ou par flottation, equipee selon l'invention, en coupe suivant un plan longitudinal vertical.
Les figures 2 et 3 montrent une vue en perspective de cette cuve, au niveau de sa sortie, en coupe suivant un plan longitudinal vertical.
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la fi~ure 4 qui aPparait sur la m~e p]anche que la ~i-gure 1, montre une varian~e d~exécution de cette cuve, au niveau de sa sortie9 en coupe suivant un plan longitudinal vertical.
~a ~igure 5 qui apparait sur la meme planche que la ~igure 1, montre une cuve à décantation ou à ~lottation selon l'invention, de forme cylindrique, en coupe suivant un plan ver tical axialO
~es figuI~es 1 à 3 montrent en 1 une cuve horizontale ou-verte à sa partie supérieure, et de fo~ne générale sensiblemen-t parallélépipedique. Cette cuve est fe~mée, au niveau cle ses deux extrémités transversales 2 et 3, par deux cloisons étanches, res-pectivement 4 et 5, dans lesquelles débouchent respectivement une canalisation 6 dlentrée du liquide ~ épurer et une canalisa-tion 7 de sortie du liquide épure; de façon connue9 llorifice par lequel cette canalisation 7 debouche dans la cuve 1 est isolée de la veine liquide 8 qui circule dans cette dernière par une cloison 9, disposée transversalement à l'intérieur de la cuve à
proximité de la cloison 5.
Dans les cuves à décantation ou à ~lottation actuellement connues9 la cloison 9 dé~init un déversoir avec la cloison 5 et les parois latérales telles que 10 de la cuve 1, le liquide in-troduit par la c~lalisation 6 étan-t évacué par exemple par écou-; lement au dessus du bord supérieur 11 de cette cloison, qui est horizontale et définit par conséquent le plan supérieur 12 du li-~uide dans la cuve. Comme il a été dit plus haut, on constate alors une séparation de la veine 8 en deux zones, délimitées à
la figure 1 par un pointillé oblique 13 reliant le bord 11 de la cloison 9 au fond 14 de la cuve : la zone supérieure 15 est seule en mouvement, la zone in~érieure 16 étant stagnante.
3 Selon 19 invention, on répartit le débit dans la veine ` liquide 8 de ~acon prédéterminée en subdivisant cette veine en ;` une plurallte de veines élémen-taires que llon soumet separérnent ~ .~
., ~ -z~9 ~ des pertes de charges prédeterrninées, vers l'amont ou vers I.~aval cle l~écoulemen-t, par exemple en leur i.mposant ~ chacune . :;
un parcours prédé-terminé distinct~
Dans l'exemple illustré ~ la :~igure 1, ce procédé es-t mis en oeuvre à proximité de l.'extremité 3 de sortie de la cuve, au niveau de la cloison 9 isolant la canalisation de sortie 7 de la veine liquide 8.
Cette cloison est ici garni.e, vers la veine 8, d~une pluralité de tubes 179 1~, et 1~, dont chacun présente au moins un ori~ice débouchant ~ l~intérieur de la veine liquide, par exemple 20 et 21 dans le cas du tube 17, et un orifice extérieur à la veine 8 et relié à la sortie du liquide épuré, cet orif`ice tel que 22 dans le cas du tube 17 étant si-tué ici au niveau du bord supérieur 11 de la cloison 9; une cloison transversale 23 isole de la veine 8 les ori~ices extérieurs tels que 22 des tubes tels que 17, cette cloison montant à un niveau supérieur au ni-veau du plan supérieur 12 du liquide de la veine, qui correspond ici au niveau du bord supérieur 11 de la cloison 90 Dans l'exemple illustré, les trois tubes 17 a 19 sont rectilignes et de section constante, et délimités.d'une part par les deux cloisons 9 et 23, qui sont disposées verticalement et parallèlement entre elles~ et par les deux cloisons verticales 24 et 25 reliant ces deux cloisons, les cloisons 24 et 25 étant ici équidistan-tes et parallèles aux parois latérales telles que 10 de la cuveO
Dans cet exemple, seule la cloison 9 est jointive du fond 14 de la cuve, la cloison 23 ne l'étant pas af`in de permet-tre le retour à la veine 8 des substances susceptibles de se :; . . .:
décanter dans les tubesO
.1 .:,, .
Nature].lement~ d'autres dispositions pourraient être a-doptées, les tubes pouvant atre fermés à leur partie inf`érieure .
~ et leurs orifices extérieurs tels que 22 situés ~ des niYeaux : 6- :
, ~
~ ~5 ~ 2 ~99 - dif~érents, éventuellement inférieurs au niveau du pl~1 supérieur 12 de la veine ~.
Ces tubes pourxaient ne pas présenter une section cons-tante, mais présenter par exemple une sec-tion transversale crois-sant des orifices intérieurs vers l.'orifice extérieur a in de moduler le débit de liquide à travers les di~férents orifices d~un meme tube. En outre~ ces tubes pourraient ne pas ~tre rec tilignes et vertic~ux comme il est illustré aux figures 1 à 3, mais présenter chacun la forme d~un U comme il est illustré à
la figure 4 : cette figure, pour laquelle on a utilisé les memes références qu~à la ~igure 1 pour les éléments identiques, montre un tube 26 comportant deux branches sensiblement verticales 27 e-t 28 reliées par un coude 29 tourné vers le bas; la branche 27 est ~ermée à son extrémité supérieure 30, mais'percée d~orif`ices 31 et ~2 débouchant dans la veine liquide 8 7 la branche 28 est . quant à elle disposée comme les tubes tel's que 17 des figures 3~ étant accolée à la cloison 9 et ouverte vers la sortie, ./ à son extrémité supérieure correspondant au bord supérieur 11 de la cloison 9, par un orifice 31 isolé de la veine liquide par .~ 20 une cloison comparable à la cloison 230 Na-turellement~ la sec--.
; tion des tubes tels que 26 peut ~tre constante, mais elle peut également varier comme dans le cas des tubes rectilignesO
;' Une telle forme en U peut être par exemple u-tilisée dans ' le cas d'une cuve de flottation, puisqu'elle allonge le parcours .. 'I du liquide prélevé en partie haute, augmentant par conséquent .~ ~ la perte de charge qu~elle lui impose et réduisant ainsi la vi~
tesse du liquide dans la veine 8 à proximite du plan superieur 12 de oelle-ci. ~:
' On peut également agir sur la perte de charge que subit .-~ le liquide prélevé par un tube à un niveau déterminé de la veine~
et par conséquent sur la vitesse du'liquide dans la veine ~ ce niveau9 en jouant sur la for~e et les dimensions des orifices -7- .
. ~ :
~, " ' .
~s~
in-térieurs de ce tube.
Ainsi, ell disposant à des niveaux d~ér~n-ts les orifices intérieurs de tubes voisins, on peut établir un débi-t prédétermi-né à chaque niYeau de la veine, de fa~on pratiquement continueO
On peut obtenir cette continuité dans la variation des débi-ts élémentaires de la veine, c~est-à-dire des débits aux dif~érents points de sa sec-tion transversale, au moyen dlun nom-bre relativement rédui-t de tubes e-t d~orifices intérieurs si ces derniers sont convenablement dimensionnés et convenablement ré-partisO Il est en outre possible, commle il est illustré~ dlamé-liorer la répartition du liquide de la ~eine 8 entre les diffé-rent~ orifices en disposant dans la vei.ne, en regard de ces ori- .=
fices~ des volets 32 ~ 35~ qui se présentent ici sous la ~orme de lames transversales ~ixees par leurs extrémit~5s aux deux pa-rois latérales telles que 10 de la cuve~ ces lames étan-t ici o-rientées par rapport au flux de ~açon ~ dévier celui-ci vers le basO
Comme le montre la ~igure 5, la mise en oeuvre du procédé
selon ltinvention n~est pas limitée aux c~ves longitudinales, cette figure montrant son application au cas d~une cuve de dé-cantation ou de flottation cylindrique d9axe 36 vertical.
Cette cuve 37 est délimitée par une paroi cylindrique verticale 38 fermée à sa partie inférieure par une paroi tron-i conique 39 dlaxe 36, formant entorJnoir De ~açon connue, le li- ~
-` quide à épurer est introdui-t dans la cuve 37 par une cheminée :
; centrale 40, également cylindrique de révolution autour de llaxe 36, cette cheminée 40 amenant le liquide ~ proximité du fond 39 de la cuve~ d'où ce liquide remonte jusqu~à un déversoir pé-riphérique 41~ fixé à la par-tie supérieure de la paroi cylin-3 drique 38, puis est évacué par une canalisation 420 Dans ce cas, la totalité dè la périphérie de la cuve ~7 ; es-t munie de tubes tels que 43 analogues aux tubes tels que 17, ;
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ces tubes plongeant dans le liquide 44 et présenlan-t des orifices 45 ~ 47 intérieurs à celui-ci; chacun de ces tubes présente é~-galement un orifice 48, extérieur au liquide et isolé de celui-ci par une cloison ~9 analogue à la cloison 2~ mais à présent ; cylindrique de révolution autour de l~axe 36, ces orifices 48 étant situés au niveau du bord 50 du déversoir 410 Co~me dans le cas précédentg les tubes tels que 4~ peu-vent ~tre définis par deux cloisons ~9 et 51, correspondant res-pec-tivement aux cloisons 23 et 9 mais à présent cylindriques de révolution autour de ]~axe 36, l~espace compris entre ces deux cloisons étant lui-meme subdivisé en tubes au moyen de cloisons analogues aux cloisons 2~ et 25 mais à présent orientées radia-lement par rapport à l~axe 360 ~ ans cet exernple comme dans l~exemple illustré aux fi-gures 1 à 3, les tubes peuvent ~tre également constitubs par des éléments tubulaires ju~taposés le long du déversoir.
Dans un cas comme dans l'autre, il est possible, en jouant sur le nombre, la forme, la dimension des tubes et de leurs dif-l féren-ts orifices~ d~établir une loi de répartition du débit sou-`, 20 haitée dans le liquideO
Ians le cas de la décantation, par exemple, procédé d'é-l puration consistant à provoquer la ch~te par gravité des impure-j tés contenues dans le liquide s'écoulant dans la cuve, on conçoit l~ensemble de façon à soumettre le liquide prélevé aux di~férentes hauteurs de la cuve ~ des pertes de charge telles que le débit élémentaire décroisse du haut de la cuve vers le bas : ainsi, on évacue plus rapidement le liquide des zones supérieures, qui est débarrassé plus rapidement des i~puretés qu~il Gontient9 et l~on évacue plus lentement le liquide du fond, plus long à dé-canter puisque~ outre les particules qu'il contient à son entrée dans la cuve, il contient egalement des particules descendant par gravi-té des zones supérieures.
~ S~2 ~9 Dans le cas de l'épuration par flottation, par contre9 qui consi.ste à provoquer la montée des impuretés vers les zones supé.rieures de la veine liquide, on peut favoriser, selon l'in-vention9 ~e débi-t des zones inférieures qui sont plu9 vite é-pureesO
Naturellement, on peut également créer une équirépar- ~
tition du débit dans toute la section transversale de la veine. `
IJn tel procédé peut s'appliquer non seulement à l'épu-ration par décantation ou par flottation~ mais on peut y avoir recours chaque fois qu'il est nécessaire d'é-tablir une loi de répartition des débits prédéterminée dans une veine liquide, on ~ plus généralement ~luideO
.. ~ Il est à noter enfin que l'on peut agir aussi bien au ni-veau de l~entrée de la cuve qu~au niveau de sa sortie, ou.plus gbnéral.ement aussi bien vers l'amont de la veine ~luide s'écoulant ; que vers l'aval, le ~luide dont on veut contr~ler le débit pou-~! vant atre introduit dans la cuve par exemple par l~intermédiaire d'une batterie de tu~es analogue à celle qui a été décrite : dans : :.
le cas des figures 1 à 3, par exemple, le liquide est introduit ::
par la canalisation 7, puis pénètre dans les tube~ tels que 17 : par leurs ori~ices extérieurs tels que 22, avant d~a-tre éjecté . ' au delà de la cloison 23 par les ori~ice.s tels que 20 et 21 de celle-ci~ judicieusement disposés de ~açon que la répartition des débits élémentaires dans la veine 8 en résultant corresponde .
à une loi prédétermirléeO ~
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~ a présent;e inven-tion e~t relativ~ à un procédé et ~ un dispositif permettant l'établissernent d'une loi de réparti-tion prédéterminée du ~ébit dans une veine flui.de9 ainsi. qu'à un procédé de décantation e-t ~ un procédé de flottation mettan-t en oeuvre ce procédé et ce disposi-tlf.
On sait que llon peut constater que, lorsque lton provo--que l'écoulement d'une veine fluide dans un dispositif présen-tant une variation brusque de la section o~erte au passa~e du fluide, la variation de vitesse d'écoulement qui s?ensuit né-cessairement provoque l'établissement d'un traje-t privilégié
entre la zone ].a plus large et la zone la plus étroite : le fluide se déplace seulemçnt dan~ une zone présentant par exemple la ~orme dlun c~ne ou d'un bis~au convergeant vers la zone é-troi~e, et stagne~ tout autour.
Naturellement~ la forme de l'écoulcment privilégié est étroitement liée à la ~orme des différentes parties du disposi-tifo On rencontre notamment cet inconvénient dans les disposi-ti~s destinés à l~épuration des liquides par décantation ou par flottation~ qui se présentent généralement sous la forme d'une ouve ouverte à llair libre à sa partie supérieure; oette cuve présente une forme générale soit parallélépipédique, auquel cas le liquide est introduit par l'une de ses extrém~tés trans- -versales pour être recueilli par un déversoir situé ~ son autre extrémité, soit cylindrique, auquel cas le liquide est introduit dans une cheminée centrale qui l'amène à proximité du fond de la .. . .
cuve, puis repris par un déversoir périp~léri.que; naturellelllent, la cuve est en outre munie de dispositifs propres ~ évacuer les impuretés s'y déposant ou y flottant par gravité.
3 Dans un cas co~ne dans l'autre, ~e déversoix~ qui définit le niveau du plan supérieur de la veine liquide, peut présenter la ~orme d'une lavre horl~ontale, éventuellement crantee, ou ., ,~, .
, ' ' ~ 5 ~2 ~9 dlune juxtaposltion dloxifices disposés dc~ns un mêrne pla~l hori--zontal~ mais, quelle que soi-t ce-tte forr~e, l.e bord du déversoir correspond ~ une zone ~ù la vi-tesse du liqulde est beaucoup plus importante qu'à llen-trée de celui-ci dans la cuve, dans un rapport qui peut aller jusqu~à 100, e-t l~on peut constater les phénomènes décri-ts ci-dessus : en fait, seule une peti-te partie du volume de la cuve est utiliséeO
Pour tenter de répartir l~écoulement dans toute la sec-tion de la cuve, et ceci jusqu~à proximité immédiate du déver-soir, on a envisagé de remplacer celui-ci par une grille au-torisant la sortie du liquide à toutes les profondeurs, à des vitesses moindresO
: Mais, dans la mesure où le débit de liquide à travers .chaque ori:~ice de la gr:ille est fonctio~ de la hauteur de li~
quide au-dessus de cet orifice et du débit ~ travers tous les autres orifices de la grille~ le calcul et la réalisa-tion de cette grille pour obtenir une répartition prédéterminée de lté-coulement dans la sec-tion transversale de la cuve, que cette répar-tition soit uniforme ou non, posent des problèmes insur-montables d~s notamment au grand nombre d~orifices et à leur petite taille.
Naturellement, on rencontre ce problème son seulement dans les cuves de décantation ou.de flottation, mais également dans de nombreux autres dispositifs dans lesquels il serait u-;~ tile d~établir l'écoulement d~un fluide suivant une loi de ré-,~ .
partition prédéterminée, uniforme ou nonO
~e but de la présente invention est d~apporter une so-. lution à ce problème en proposant un procédé et un dispositif permettant l~établissement d'une loi de répartition prédéter-minée du débit dans une veine fluide, et par exemple dans une veine liquide slécoulant dans une cuve. ~'invention est par-ticuliaremen~ applicable aux procédés de décantation et de .
flottation. 1~5~2~
Le procede selon l'invention est caracterise en ce que l'on provoque dans une zone prédéterminée un écoulement de la veine présentant une composante horizontale et soumet la veine s'écoulant à des pertes de charge prédéterminées en une pluralite de points situés en amont et/ ou en aval de cette zone et répartis suivant une section transversale par rapport à l'écoulement de facon à subdiviser la veine en une pluralité de veines élementaires ayant une direction sensible-ment identique et imposer à chacune des veines elémentaires un débit prédéterminé. Ce procédé permet ainsi d'etablir des vitesses d'ecoulement parfaitement contrôlees en differents points de la section transversale de la cuve, et par consequent, de contrôler les debits elementaires dans toute cette section transversale si ces points sont judicieusement choisis.
Le reglage du débit de chaque veine élémentaire peut être obtenu en imposant à celle-ci un parcours prédéterminé, respectivement vers l'amont et/ou vers l'aval, par exemple par passage dans un tube présentant au moins un orifice debouchant à
l'interieur de la veine liquide et un orifice extérieur relié
respectivement à l'entrée et/ou la sortie de la cuve, ce procédé est particulierement facile de mise en oeuvre puisqu'une batterie de tubes peut facilement être adaptée à une installation existante, par exemple par raccordement direct des oriEices exté-rieurs des tubes au déversoir, après que l'on ait isole de la veine ces orifices superieurs et ce deversoir.
Cette adaptation peut être effectuée par simple apport , ~ . , .
d'un dispositif auxiliaire, sans modification des machines, et la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est particu-lièrement simple et économique.
~ es essais effectués sur des installations de décan-tation et de flottation ainsi transformees ont montre que, à
qualite d'epuration comparable, il etait possible d'augmenter s;~
le debit à travers l'installation de 2Q à 100~ par rapport à ce qui etait connu jusqu'à present, du fait de la meilleure utilisation du volume disponible dans la cuve.
Par exemple, par un choix judicieux de la profondeur et de la section des orifices interieurs à la veine, on a pu etablir dans celle-ci des débits élémentaires decroissant de haut en bas, et ameliorer ainsi les resultats en epuration par decantation, ou des debits elementaires decroissant de bas en haut, et ameliorer ainsi les resultats en epuration par flot~
tation.
L'invention vise egalement un dispositif permettant la mise en oeuvre du procede ci-dessus. I.e dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une cuve ayant une entrée e-t une sortie disposees l'une par rapport à l'autre de fagon à délimiter une zone predéterminée et provoquer dans cette zone un écoulement de la veine présentant une composante - horizontale, et une pluralité de tubes disposés l'un à côté de l'autre à l'interieur de la cuve et situés en amont et/ou en aval de la zone predeterminee. Chaque tube s'etend d'une partie inferieure à une partie superieure de la cuve et presen-te au moins un orifice intérieur communiquant avec la veine fluide et un orifice extérieur communiquant avec une chambre d'entrée ou une chambre de sortie; les orifices intérieurs ~ sont disposés à des niveaux différents de fac,on à soumettre -;~ la veine s'écoulant à des pertes de charge prédéterminées en ~-une pluralité de points correspondants et ainsi subdiviser la veine en une pluralité de veines élementaires ayant une .
direction sensiblement identique et imposer à chacune des ' veines elémentaires un débit prédéterminé, les orifices extérieurs étant situés à un niveau plus é~al au niveau du plan superieur de la veine fluide, . 1 :
1~35'~2~
L'invention sera mieux comprise si l'on se refère a la description ci-dessous, relative a un mode de mise en oeuvre non limitatif, ainsi qu'aux dessins annexes, qui font partie integrante de cette description.
La figure 1 montre une vue d'une cuve parallelepipedique - destinée a l'epuration d'un liquide par decantation ou par flottation, equipee selon l'invention, en coupe suivant un plan longitudinal vertical.
Les figures 2 et 3 montrent une vue en perspective de cette cuve, au niveau de sa sortie, en coupe suivant un plan longitudinal vertical.
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la fi~ure 4 qui aPparait sur la m~e p]anche que la ~i-gure 1, montre une varian~e d~exécution de cette cuve, au niveau de sa sortie9 en coupe suivant un plan longitudinal vertical.
~a ~igure 5 qui apparait sur la meme planche que la ~igure 1, montre une cuve à décantation ou à ~lottation selon l'invention, de forme cylindrique, en coupe suivant un plan ver tical axialO
~es figuI~es 1 à 3 montrent en 1 une cuve horizontale ou-verte à sa partie supérieure, et de fo~ne générale sensiblemen-t parallélépipedique. Cette cuve est fe~mée, au niveau cle ses deux extrémités transversales 2 et 3, par deux cloisons étanches, res-pectivement 4 et 5, dans lesquelles débouchent respectivement une canalisation 6 dlentrée du liquide ~ épurer et une canalisa-tion 7 de sortie du liquide épure; de façon connue9 llorifice par lequel cette canalisation 7 debouche dans la cuve 1 est isolée de la veine liquide 8 qui circule dans cette dernière par une cloison 9, disposée transversalement à l'intérieur de la cuve à
proximité de la cloison 5.
Dans les cuves à décantation ou à ~lottation actuellement connues9 la cloison 9 dé~init un déversoir avec la cloison 5 et les parois latérales telles que 10 de la cuve 1, le liquide in-troduit par la c~lalisation 6 étan-t évacué par exemple par écou-; lement au dessus du bord supérieur 11 de cette cloison, qui est horizontale et définit par conséquent le plan supérieur 12 du li-~uide dans la cuve. Comme il a été dit plus haut, on constate alors une séparation de la veine 8 en deux zones, délimitées à
la figure 1 par un pointillé oblique 13 reliant le bord 11 de la cloison 9 au fond 14 de la cuve : la zone supérieure 15 est seule en mouvement, la zone in~érieure 16 étant stagnante.
3 Selon 19 invention, on répartit le débit dans la veine ` liquide 8 de ~acon prédéterminée en subdivisant cette veine en ;` une plurallte de veines élémen-taires que llon soumet separérnent ~ .~
., ~ -z~9 ~ des pertes de charges prédeterrninées, vers l'amont ou vers I.~aval cle l~écoulemen-t, par exemple en leur i.mposant ~ chacune . :;
un parcours prédé-terminé distinct~
Dans l'exemple illustré ~ la :~igure 1, ce procédé es-t mis en oeuvre à proximité de l.'extremité 3 de sortie de la cuve, au niveau de la cloison 9 isolant la canalisation de sortie 7 de la veine liquide 8.
Cette cloison est ici garni.e, vers la veine 8, d~une pluralité de tubes 179 1~, et 1~, dont chacun présente au moins un ori~ice débouchant ~ l~intérieur de la veine liquide, par exemple 20 et 21 dans le cas du tube 17, et un orifice extérieur à la veine 8 et relié à la sortie du liquide épuré, cet orif`ice tel que 22 dans le cas du tube 17 étant si-tué ici au niveau du bord supérieur 11 de la cloison 9; une cloison transversale 23 isole de la veine 8 les ori~ices extérieurs tels que 22 des tubes tels que 17, cette cloison montant à un niveau supérieur au ni-veau du plan supérieur 12 du liquide de la veine, qui correspond ici au niveau du bord supérieur 11 de la cloison 90 Dans l'exemple illustré, les trois tubes 17 a 19 sont rectilignes et de section constante, et délimités.d'une part par les deux cloisons 9 et 23, qui sont disposées verticalement et parallèlement entre elles~ et par les deux cloisons verticales 24 et 25 reliant ces deux cloisons, les cloisons 24 et 25 étant ici équidistan-tes et parallèles aux parois latérales telles que 10 de la cuveO
Dans cet exemple, seule la cloison 9 est jointive du fond 14 de la cuve, la cloison 23 ne l'étant pas af`in de permet-tre le retour à la veine 8 des substances susceptibles de se :; . . .:
décanter dans les tubesO
.1 .:,, .
Nature].lement~ d'autres dispositions pourraient être a-doptées, les tubes pouvant atre fermés à leur partie inf`érieure .
~ et leurs orifices extérieurs tels que 22 situés ~ des niYeaux : 6- :
, ~
~ ~5 ~ 2 ~99 - dif~érents, éventuellement inférieurs au niveau du pl~1 supérieur 12 de la veine ~.
Ces tubes pourxaient ne pas présenter une section cons-tante, mais présenter par exemple une sec-tion transversale crois-sant des orifices intérieurs vers l.'orifice extérieur a in de moduler le débit de liquide à travers les di~férents orifices d~un meme tube. En outre~ ces tubes pourraient ne pas ~tre rec tilignes et vertic~ux comme il est illustré aux figures 1 à 3, mais présenter chacun la forme d~un U comme il est illustré à
la figure 4 : cette figure, pour laquelle on a utilisé les memes références qu~à la ~igure 1 pour les éléments identiques, montre un tube 26 comportant deux branches sensiblement verticales 27 e-t 28 reliées par un coude 29 tourné vers le bas; la branche 27 est ~ermée à son extrémité supérieure 30, mais'percée d~orif`ices 31 et ~2 débouchant dans la veine liquide 8 7 la branche 28 est . quant à elle disposée comme les tubes tel's que 17 des figures 3~ étant accolée à la cloison 9 et ouverte vers la sortie, ./ à son extrémité supérieure correspondant au bord supérieur 11 de la cloison 9, par un orifice 31 isolé de la veine liquide par .~ 20 une cloison comparable à la cloison 230 Na-turellement~ la sec--.
; tion des tubes tels que 26 peut ~tre constante, mais elle peut également varier comme dans le cas des tubes rectilignesO
;' Une telle forme en U peut être par exemple u-tilisée dans ' le cas d'une cuve de flottation, puisqu'elle allonge le parcours .. 'I du liquide prélevé en partie haute, augmentant par conséquent .~ ~ la perte de charge qu~elle lui impose et réduisant ainsi la vi~
tesse du liquide dans la veine 8 à proximite du plan superieur 12 de oelle-ci. ~:
' On peut également agir sur la perte de charge que subit .-~ le liquide prélevé par un tube à un niveau déterminé de la veine~
et par conséquent sur la vitesse du'liquide dans la veine ~ ce niveau9 en jouant sur la for~e et les dimensions des orifices -7- .
. ~ :
~, " ' .
~s~
in-térieurs de ce tube.
Ainsi, ell disposant à des niveaux d~ér~n-ts les orifices intérieurs de tubes voisins, on peut établir un débi-t prédétermi-né à chaque niYeau de la veine, de fa~on pratiquement continueO
On peut obtenir cette continuité dans la variation des débi-ts élémentaires de la veine, c~est-à-dire des débits aux dif~érents points de sa sec-tion transversale, au moyen dlun nom-bre relativement rédui-t de tubes e-t d~orifices intérieurs si ces derniers sont convenablement dimensionnés et convenablement ré-partisO Il est en outre possible, commle il est illustré~ dlamé-liorer la répartition du liquide de la ~eine 8 entre les diffé-rent~ orifices en disposant dans la vei.ne, en regard de ces ori- .=
fices~ des volets 32 ~ 35~ qui se présentent ici sous la ~orme de lames transversales ~ixees par leurs extrémit~5s aux deux pa-rois latérales telles que 10 de la cuve~ ces lames étan-t ici o-rientées par rapport au flux de ~açon ~ dévier celui-ci vers le basO
Comme le montre la ~igure 5, la mise en oeuvre du procédé
selon ltinvention n~est pas limitée aux c~ves longitudinales, cette figure montrant son application au cas d~une cuve de dé-cantation ou de flottation cylindrique d9axe 36 vertical.
Cette cuve 37 est délimitée par une paroi cylindrique verticale 38 fermée à sa partie inférieure par une paroi tron-i conique 39 dlaxe 36, formant entorJnoir De ~açon connue, le li- ~
-` quide à épurer est introdui-t dans la cuve 37 par une cheminée :
; centrale 40, également cylindrique de révolution autour de llaxe 36, cette cheminée 40 amenant le liquide ~ proximité du fond 39 de la cuve~ d'où ce liquide remonte jusqu~à un déversoir pé-riphérique 41~ fixé à la par-tie supérieure de la paroi cylin-3 drique 38, puis est évacué par une canalisation 420 Dans ce cas, la totalité dè la périphérie de la cuve ~7 ; es-t munie de tubes tels que 43 analogues aux tubes tels que 17, ;
, ~
., -~3- ': '., '`': '~
. ~ ' ~ ' .
~s~
ces tubes plongeant dans le liquide 44 et présenlan-t des orifices 45 ~ 47 intérieurs à celui-ci; chacun de ces tubes présente é~-galement un orifice 48, extérieur au liquide et isolé de celui-ci par une cloison ~9 analogue à la cloison 2~ mais à présent ; cylindrique de révolution autour de l~axe 36, ces orifices 48 étant situés au niveau du bord 50 du déversoir 410 Co~me dans le cas précédentg les tubes tels que 4~ peu-vent ~tre définis par deux cloisons ~9 et 51, correspondant res-pec-tivement aux cloisons 23 et 9 mais à présent cylindriques de révolution autour de ]~axe 36, l~espace compris entre ces deux cloisons étant lui-meme subdivisé en tubes au moyen de cloisons analogues aux cloisons 2~ et 25 mais à présent orientées radia-lement par rapport à l~axe 360 ~ ans cet exernple comme dans l~exemple illustré aux fi-gures 1 à 3, les tubes peuvent ~tre également constitubs par des éléments tubulaires ju~taposés le long du déversoir.
Dans un cas comme dans l'autre, il est possible, en jouant sur le nombre, la forme, la dimension des tubes et de leurs dif-l féren-ts orifices~ d~établir une loi de répartition du débit sou-`, 20 haitée dans le liquideO
Ians le cas de la décantation, par exemple, procédé d'é-l puration consistant à provoquer la ch~te par gravité des impure-j tés contenues dans le liquide s'écoulant dans la cuve, on conçoit l~ensemble de façon à soumettre le liquide prélevé aux di~férentes hauteurs de la cuve ~ des pertes de charge telles que le débit élémentaire décroisse du haut de la cuve vers le bas : ainsi, on évacue plus rapidement le liquide des zones supérieures, qui est débarrassé plus rapidement des i~puretés qu~il Gontient9 et l~on évacue plus lentement le liquide du fond, plus long à dé-canter puisque~ outre les particules qu'il contient à son entrée dans la cuve, il contient egalement des particules descendant par gravi-té des zones supérieures.
~ S~2 ~9 Dans le cas de l'épuration par flottation, par contre9 qui consi.ste à provoquer la montée des impuretés vers les zones supé.rieures de la veine liquide, on peut favoriser, selon l'in-vention9 ~e débi-t des zones inférieures qui sont plu9 vite é-pureesO
Naturellement, on peut également créer une équirépar- ~
tition du débit dans toute la section transversale de la veine. `
IJn tel procédé peut s'appliquer non seulement à l'épu-ration par décantation ou par flottation~ mais on peut y avoir recours chaque fois qu'il est nécessaire d'é-tablir une loi de répartition des débits prédéterminée dans une veine liquide, on ~ plus généralement ~luideO
.. ~ Il est à noter enfin que l'on peut agir aussi bien au ni-veau de l~entrée de la cuve qu~au niveau de sa sortie, ou.plus gbnéral.ement aussi bien vers l'amont de la veine ~luide s'écoulant ; que vers l'aval, le ~luide dont on veut contr~ler le débit pou-~! vant atre introduit dans la cuve par exemple par l~intermédiaire d'une batterie de tu~es analogue à celle qui a été décrite : dans : :.
le cas des figures 1 à 3, par exemple, le liquide est introduit ::
par la canalisation 7, puis pénètre dans les tube~ tels que 17 : par leurs ori~ices extérieurs tels que 22, avant d~a-tre éjecté . ' au delà de la cloison 23 par les ori~ice.s tels que 20 et 21 de celle-ci~ judicieusement disposés de ~açon que la répartition des débits élémentaires dans la veine 8 en résultant corresponde .
à une loi prédétermirléeO ~
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Claims (11)
1. Procédé permettant l'établissement d'une loi de répartition prédéterminée du débit d'une veine fluide, caractérisé en ce que l'on provoque dans une zone prédéterminée un écoulement de la veine présentant une composante horizontale et soumet la veine s'écoulant à des pertes de charge prédéter-minées en une pluralité de points situés en amont et/ou en aval de cette zone et répartis suivant une section transversale par rapport à l'écoulement de façon à subdiviser la veine en une pluralité de veines élémentaires ayant une direction sensible-ment identique et imposer à chacune des veines élémentaires un débit prédéterminé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on impose à chaque veine élémentaire un parcours prédéterminé distinct.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, pour l'épuration par décantation d'une veine fluide, caractérisé
en ce que l'on soumet la veine fluide à des pertes de charge prédéterminées telles que les débits des veines élémen-taires décroissent de haut en bas, de façon à provoquer la chute des impuretés par gravité.
en ce que l'on soumet la veine fluide à des pertes de charge prédéterminées telles que les débits des veines élémen-taires décroissent de haut en bas, de façon à provoquer la chute des impuretés par gravité.
4. Procédé selon les revendications 1 ou 2, pour l'épuration par flottation d'une veine fluide, caractérisé
en ce que l'on soumet la veine fluide a des pertes de charge prédéterminées telles que les débits des veines élémentaires décroissent de bas en haut, de façon à provoquer la montée des impuretés par gravité.
en ce que l'on soumet la veine fluide a des pertes de charge prédéterminées telles que les débits des veines élémentaires décroissent de bas en haut, de façon à provoquer la montée des impuretés par gravité.
5. Dispositif permettant l'établissement d'une loi de répartition prédéterminée du débit d'une veine fluide, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve ayant une entrée et une sortie disposées l'une par rapport à l'autre de façon à délimiter une zone prédéterminée et provoquer dans cette zone un écoulement de la veine présentant une composante horizontale, et une pluralité de tubes disposés l'un a côté de l'autre à l'intérieur de la cuve et situés en amont et/ou en aval de la zone prédéterminée, chaque tube s'étendant d'une partie inférieure à une partie supérieure de la cuve et présen-tant au moins un orifice intérieur communiquant avec la veine fluide et un orifice extérieur communiquant avec une chambre d'entrée ou une chambre de sortie, les orifices intérieurs étant disposés à des niveaux différents de façon à soumettre la veine s'écoulant à des pertes de charge prédéterminées en une pluralité de points correspondants et ainsi subdiviser la veine en une pluralité de veines élémentaires ayant une direction sensiblement identique et imposer à chacune des veines élémentaires un débit prédéterminé, les orifices extérieurs étant situés à un niveau au plus égal au niveau du plan supérieur de la veine fluide.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les tubes présentent une section transversale constante.
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé
en ce que les tubes présentent une section transversale croissant des orifices intérieurs vers l'orifice extérieur.
en ce que les tubes présentent une section transversale croissant des orifices intérieurs vers l'orifice extérieur.
8. Dispositif selon les revendications 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que les tubes sont rectilignes et verticaux.
9. Dispositif selon les revendications 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque tube présente la forme d'un U dont le coude est tourné vers le bas, les orifices intérieurs étant disposés sur l'une des branches et l'orifice extérieur à
l'extrémité de la deuxième branche.
l'extrémité de la deuxième branche.
10. Dispositif selon les revendications 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que les orifices extérieurs des différents tubes sont situés à un même niveau horizontal au plus égal au niveau du plan supérieur du liquide.
11. Dispositif selon les revendications 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte, disposés dans la veine liquide en vis-à-vis des orifices intérieurs, des volets de répartition de la veine liquide entre les différents orifices.
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