CA1054532A - Recuperateur d'une nappe liquide sur l'eau par un cyclone - Google Patents

Recuperateur d'une nappe liquide sur l'eau par un cyclone

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CA1054532A
CA1054532A CA214,994A CA214994A CA1054532A CA 1054532 A CA1054532 A CA 1054532A CA 214994 A CA214994 A CA 214994A CA 1054532 A CA1054532 A CA 1054532A
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Abstract

L'invention concerne un appareil pour l'enlèvement de nappes de produits polluants flottant sur l'eau où l'on produit l'écoulement de l'eau. Cet appareil comprend: un seuil solidaire de l'appareil, pour recueillir sur une épaisseur appropriée dans un plan d'eau, de l'eau et du polluant, et diriger ce liquide vers au moins un orifice d'entrée d'un cyclône, ce seuil donnant lieu à un écoulement continu en régime torrentiel avec formation d'un ressaut au dessus de ladite entrée du cyclône, un cylône constitué par une chambre à axe vertical comportant une paroi cylindrique munie d'au moins un orifice d'entrée à travers laquelle l'eau et le liquide polluant recueillis par le seuil pénètrent dans la chambre, un plafond comportant un tube axial et une paroi de base comportant un tube relié à une première pompe aspirante ayant pour effet de produire une centrifugation séparant le liquide polluant de l'eau en le concentrant dans la zone axiale centrale du cyclône, d'où il est évacué par le tube axial du plafond au moyen d'une seconde pompe, l'eau débarrassée du polluant étant évacuée par la première pompe aspirante reliée au tube émergeant de la base de la chambre et des moyens de régulation du. débit d'entrée à l'intérieur du cyclône, qui peuvent être constitués par des entrées d'eau complémentaire dans la paroi de l'appareil en communication directe avec le plan d'eau, disposées soit tangentiellement au corps du cyclône soit dans la partie inférieure du seuil.

Description

105453'~
La présente lnvention a pour ob~et un perfect~nnement aux demandes de brevets canadiens no 124.240 du ler octobre 1971 et no 183.915 du 22 octobre 1973, ces demandes de brevets se rappor-tant a un procédé et a des appareils pour l'enlevement de nappes de produits polluant sur l'eau.
Le procédé décrit dans ces demandes consistent,à l'aide d'un appareil tiré ou poussé par un bateau ou encore immobile dans un courant, à recueillir sur une épaisseur appropriée de l'eau et le polluant qui surnage sous le seul effet de la vitesse de déplacement relatif et à utiliser cette vitesse relative pour diriger l'eau et le liquide polluant, par une introduction tangentielle dans une ou plusieurs chambres du type cyclône, remplissant cette ou ces chambres en eau et en liquide polluant jusqu'au plafond et entraînant une rotation cyclonique ayant pour effet de provoquer une zone tourbillonnaire créant une concentration en liquide polluant dans la zone centrale axiale d d'où il est evacué par un tube placé dans l'axe et émergeant du plafond du cyclône, l'eau centrifugée, débarrassée du polluant étant évacuée par la pointe du cyclône.
Ce procédé est basé sur l'utilisation de la vitesse relative d'avancement de l'appareil par rapport au plan d'eau à ~
épurer et fonctionne d'autant mieux que cette vitesse est élevée. ~ ' Dans certaines formes de réalisation décrites, l'appa-reil est muni à son avant, d'une écope prélevant sur une épaisseur . .
appropriée de l'eau et le polluant et fonctionnant en déversoir noyé.
La présente invention a pour objet un appareil pour l'enlèvement de nappes de produits flottants sur un liquide plus lourd, qui ne présente aucun mouvement relatif de déplacement par rapport au plan d'eau à épurer c'est-a-dire qui est immobile dans un plan dleau sensiblement sans courant.
Si dans un tel ap~areil, on se contente d'assurer .. ~ ,.,. . .. . - .
;: : ~ . ...................................... .
: ' ' ~ ' . ~ ' ' 1C~5~5;~
l'écoulement dans l'apyareil immobile par une pompe aspirante placée à la sortie inférieure du cyclône en maintenant l'ecope avant noyée pour alimenter le cyclone en .

,. .

1054S3~
eau et sn polluant, on s'apercoit que l'on arrive très rapidemsnt 3 aspirer uniquDment de l'eau dans 1Q cyclône, le polluant, plus léger, rsstant ~ la surface et ne s'accumulant pas du fait de l'immobilité de l'appareil, alors que dans l'appareil fonctionnant grâce ~ la vitesse relative le polluant s'accumuls au-dela de l'écope au-dessus de l'entrée du cyclôns pour atteindre une épaisseur suffisante pour lui permettre de pénétrer par ladite entrés.
Lss sssais sffsctués par la demanderesse ont montré qu'il était nécsssairs ds réalissr l'alimentation du cyclôns à partir d'un ssuil préssntant à tout moment un écoulsment continu sn régime torrentisl avec formation à l'aval, avant l'sntrés du cyclôns, d'un rsssaut à nivsau constant inférisur à celui du plan d'eau.
Le maintien de cet écoulement torrsntiel avec ressaut stabilisé
à un niveau prédétsrminé quelles que soisnt lss conditions ds fonctionns-ment de l'appareil dans le plan d'eau tvaguss, turbulsncss, stc.) peut atrs obtsnu au moysn d'uns régulation du débit d'entrée du cyclôns.
Cstts régulation de débit d'entrée du cyclône peut se faire soit sn commandant le débit ds la pomps à l'orifice supérieur ou inférieur :
du cyclôns au moysn d'uns détsction du nivsau du rsssaut, préalablsmsnt 20fixé à une valeur détsrminés, soit par uns ou plusisurs sntréss d'sau ds .
ssction convsnabls dans uns paroi ds l'apparsil au-dsssous du niveau du plan d'sau.
L'écoulemsnt d'eau qui s'établit par ces entrées complémentalres compenss automatiquement les écarts ds déblt à l'entrée du cyclône pour maintenir le rsssaut à la position prsalablsment fixés car le débit de css entrées est à tout moment fonctlon d~ la différencs ds prssslon sntrs l'sxtérieur st l'lntérisur ds l'apparsil, cstts dsrnièrs étant directsmsnt liés au nivsau du rsssaut.

D'autrs part, il faut éviter, sn cas de vagues à fort creux pouvant 30découvrir complétemsnt le seuil, d'aspirer ds l'air dans le cyclône, ce qui le désamorcsrait st psrtubsrait considérablement son fonctionnemsnt.
On peut rsmédier à cet inconvénient au moyen dss sntréss d'sau ~ ,~
- 2 -:. .
' :,- . . . : ' 1~54S3~
ou de la détection de niveau precités.
Le seuil pourra être surmonté d'un guideau de profil approprié afin d'améliorer l'entrée de liquide dans l'appareil.
Dans ces conditions, l'appareil selon l'invention comprend: un seuil solidaire de l'appareil, pour recueillir sur une épaisseur appropriée dans un plan d'eau, de l'eau et du polluant, et diriger ce liquide vers au moins un orifice d'entrée d'un cyclône, ce seuil donnant lieu à un écoulement continu en régime torrentiel avec formation d'un ressaut au dessus de ladite entrée du cyclone, un cycl6ne constitué par une chambre à axe vertical comportant une paroi cylindrique munie d'au moins un orifice d'entrée à travers laquelle l'eau et le liquide polluant receuillis par le seuil pénètrent dans la chambre, un plafond comportant un tube axial et une paroi de base comportant un tube relié à une première pompe aspirante ayant pour effet de produire une centrifugation séparant le liquide polluant de l'eau en le concentrant dans la zone axiale centrale du cyclone d'où il est évacué par le tube axial du plafond au moyen d'une seconde pompe, l'eau débarrassée du polluant étant évacuée par la pre-mière pompe aspirante reliée au tube émergeant de la base de la chambre et des moyens de régulation du débit d'entrée à l'inté-rieur du cyclone.
Ci-apres a titre d'exemple deux formes de réalisation d'un appareil pour la récupération de nappes de produits flottants dans un bassin en référence aux ~igures annexées:
- la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil selon l'invention;
- la figure 2 est une vue en perspective d'une variante de l'invention;
- la figure 3 est une vue en perspective d'une autre variante de l'invention.
On voit sur la figure 1 une paroi verticale plane 1
- 3 -105453~
et une paroi verticale 2 ayant une face interne courbe 3 formant un convergent avec la paroi 1 à l'avant d'un cycl~ne
4, l'ensell~le etant mis en place et maintenu a une immersion determinee au moyen de flotteurs non representés, sur le " .

:

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~ ' .

1054S3'~
plan d~eau ~ nettoycr qui contient en surface une couche de liquide polluant 5, par exemple de l~huile.
A l'interieur de ce convergcnt est place un seuil 6 dont l~extrémité libre 7 est située légèrement au-dessous de la couche polluante et qui aboutit ~ la partic basse de llorifice 8 d~entrée tangentielle du cyclône 4.
~entrée du liquide à l~intérieur du cyclône 4, par la fente d~entrée tangentielle 8 située au-dessous de la sur-face libre remplissnnt celui-ci jusqu~au plafond, et la rota-~on du liquide à l~intérieur du corps du cycl~ne destiné à
réaliser la séparation polluant-eau épurée sont provoquées par ~ une pompe 9 sur une conduite 17 branchée à la sortie inférieu-: re 18 du cyclône.
Il est nécessaire qu~il se produise sur le seuil 6 d~alimentation du cycl8ne un écoulement continu en régime torrentiel avec formation d~un ressaut 11 au-dessous du niveau libre du plan d~eau et dont la position est stabilisée à un niveau constant au-dessus de l~orifice d'entrée'8.
~a stabilisation du ressaut est obtenue par une ~ 20 entrée d~eau tangentielle complémentaire 12 en communication '- directe avec le plan dleau et dont le débit, fonction de la hauteur du niveau liquide extérieur au-dessus du ressaut 11, s~adapte en fonction du débit entrant par l~orifice 8 de façon .' à compenser automatiquement les fluctuations de niveau du ressaut 11.
D~autre part, à la suite de vagues ~ fort creux, l!entrée 7 du seuil pourrait se decouvrir momentanément et .
.
.' ' aucun liquide ne s~écoulerait le long du seuil 6 pour pénétrer ~ dans le cyclône, lequel aspirerait alors de l'air et se - 30 désamorcerait, arrêtant son fonctionnementO

~ 4 . ~ .

1~ 5'~
Llentrée d~eau complémen-taire 1~ ~ la basc du cycl~ne permet de remédier à cet inconvcnicnt, puis~u~étant direc-tement en communication avec le plan d~eau au-dessous du nivcau de l~eau elle assurera -toujours automatiquement l~alimentation en eau du cyclônc.
Il se forme à l~intérieur du cyclone sous l~effet de l'aspiration de la pompe 9 une zone tourbillonnaire qui par sa rotation cyclonique ~

16)S453Z
cree une concentration celltrale axiale 13 en liquide polluant, ce liquide polluant, complètement d~barrasse de son eau, etant aspir~ au moyen d'une pornpe 15 par un tuhe central 14 emergeant du plafond 20 du cyclone pour être déversé, par la conduite 16, dans un réservoir de stockage.
L'eau rassemblee vers le fond du cycl~ne est aspirée par la pompe 9 et rejetée par la conduite 19 dans le plan d'eau.
La régulation automatique du débit d'entrée du cycl8ns obtenue par l'entrée d'eau complémentaire 12, pourrait etre réalisée en variante par un détecteur de niveau du ressaut 11 qui commanderait le débit de l'une des deux pompes 9 ou 15 de façon à stabiliser ce ressaut au niveau constant désiré.
On pourrait ajouter, au-dessus du seuil 5, un guideau 21 de forme appropriée comme le montre la figure 2, afin d'améliorer l'entrée du liquide dans le cyclôns. Le ressaut 11 se forme alors au contact de ce guideau 21.
Les dispositions des Figures 1 et 2 sont avantageuses pour faire de l'épuration dans des secteurs étroits, par exemple dans les ports entre les coques des bateaux ou autres obstacles.
Le convergent d'entrée formé par les parois 1 et 3 pourrait etre supprimé, et l'on aurait alors un seuil 22 de r~lvolution autour du cyclone comme le montre la figure 3, avec des guideaux verticaux 23 tangents au corps du cycl~ne 4 et dirigeant le liquide vers les orifices d'entrée 24 du cyclône. L'appareil est maintenu à une immersion prédéter-minée par des flotteurs non représentés. Cette disposition se prete 3 un balayage circulaire dans des étendues librss d'obstacles.
En variante, les entrées d'eau complémentaires en vue de la régulation automatique du débit d'entrée dans le cyclone sont constituées par des orifices 25 dans la partie inférieure du seuil 22.
Dans des conditions de fonctionnement difficiles sur des étendues d'eau agitées présentant en particulier des vagues à fort creux - ~ :
,. : . , ~05453;2 Pouvant découvrir momentanément l'entres tangentielle du cyclône et y introduire de l'air, risquant de le désamorcer partiellement ou totalement, on pourra munir l'appareil des dispositifs objets de la demande de brevet canadien n 183 915 du 2Z Octobre 1973, en vue de remédier à cet incon-. vénient.

, . .

` . :` '`' ~ :
.

Claims (8)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué
sont définies comme il suit:
1. Appareil pour l'enlèvement de nappes de produits flottants sur un liquide plus lourd, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un seuil solidaire de l'appareil, pour recueillir sur une épaisseur appropriée dans un plan d'eau, de l'eau et du polluant, et diriger ce liquide vers au moins un orifice d'entrée d'un cyclône, ce seuil donnant lieu à un écoulement continu en régime torrentiel avec formation d'un ressaut au dessus de ladite entrée du cyclône;
- un cyclône constitué par une chambre à axe vertical comportant une paroi cylindrique munie d'au moins un orifice d'entrée à travers laquelle l'eau et le liquide polluant receuillis par le seuil pénètrent dans la chambre, un plafond comportant un tube axial et une paroi de base comportant un tube relié à une première pompe aspirante ayant pour effet de produire une centrifugation séparant le liquide polluant de l'eau en le concentrant dans la zone axiale centrale du cyclône, ledit liquide polluant étant évacué par le tube axial du plafond au moyen d'une seconde pompe, l'eau débarrassée du polluant étant évacuée par la première pompe aspirante reliée au tube émergeant de la base de la chambre; et - des moyens de régulation du débit d'entrée à
l'intérieur du cyclône.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le seuil qui dirige le liquide vers l'orifice d'entrée du cyclône est disposé entre deux parois verticales convergentes et vers ladite entrée du cyclône.
3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le seuil qui dirige le liquide vers les orifices d'entrée du cyclône est réalisé sous forme d'une paroi de révolution autour dudit cyclône.
4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le seuil est surmonté d'un guideau de forme appropriée.
5. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisé
en ce que les moyens de régulation du débit à l'entrée du cyclône sont constitues par des entrées d'eau complémentaires dans une paroi de l'appareil en communication directe avec le plan d'eau.
6. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisé
en ce que les moyens de régulation du débit à l'entrée du cyclône sont constitués par des entrées d'eau complémentaires dans une paroi de l'appareil en communication directe avec le plan d'eau, lesdites entrées d'eau complémentaires étant constituées par des prises d'eau tangentielles disposées dans le corps du cyclône.
7. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérise en ce que les moyens de régulation du débit à l'entrée du cyclône sont constitués par des entrées d'eau complémentaires dans une paroi de l'appareil en communication directe avec le plan d'eau, lesdites entrées d'eau complémentaires étant constituées par des prises d'eau disposées à la partie inférieure du seuil de l'appareil.
8. Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisé
en ce que les moyens de régulation du débit d'entrée du cyclône sont constitués par un détecteur du niveau du ressaut qui comman-de le débit de l'une des deux pompes du cyclône.
CA214,994A 1973-12-11 1974-11-29 Recuperateur d'une nappe liquide sur l'eau par un cyclone Expired CA1054532A (fr)

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