FR2982501A1 - DEVICE FOR SEPARATING A HETEROGENEOUS MIXTURE - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif (1) de séparation d'un mélange hétérogène d'au moins deux liquides non-miscibles comprenant une enceinte (2) contenant un tamis tronconique (3) positionné de telle sorte que son axe de révolution soit vertical, ledit tamis (3) définissant la limite entre la partie supérieure (4) et la partie inférieure (5) de ladite enceinte (2), ledit tamis (3) comprenant en son sommet (7) une première ouverture (8), destinée à permettre le passage dudit mélange hétérogène dans la partie inférieure (5) de ladite enceinte (2), communiquant avec l'extérieure de ladite enceinte (2), ladite enceinte (2) comprenant une deuxième ouverture (9), destinée à permettre l'évacuation hors de l'enceinte (2) du liquide le plus dense, positionnée dans sa partie inférieure (5) et une troisième ouverture (10), destinée à permettre l'évacuation hors de l'enceinte (2) du liquide le moins dense, positionnée dans la partie supérieure (5) de ladite enceinte (2) caractérisé en ce que les perforations (11) dudit tamis (3) sont alignées sur une série de courbes (12) non sécantes s'étendant chacune du bord de la première ouverture (8) à la base (6) du tamis (3), chacune desdites courbes (12) étant caractérisée par l'angle alpha formé par le plan passant par l'axe de révolution dudit tamis tronconique (3) et le point le plus haut de ladite courbe (12) et le plan passant par l'axe de révolution dudit tamis (3) et le point le plus bas de ladite courbe (12) et en ce que les courbes non-sécantes de ladite série présente un angle alpha sensiblement identique.The present invention relates to a device (1) for separating a heterogeneous mixture of at least two immiscible liquids comprising an enclosure (2) containing a frustoconical sieve (3) positioned so that its axis of revolution is vertical, said screen (3) defining the boundary between the upper part (4) and the lower part (5) of said enclosure (2), said screen (3) comprising at its apex (7) a first opening (8) intended to allow the passage of said heterogeneous mixture in the lower part (5) of said enclosure (2), communicating with the outside of said enclosure (2), said enclosure (2) comprising a second opening (9), intended to allow the evacuation from the enclosure (2) of the densest liquid, positioned in its lower part (5) and a third opening (10), intended to allow the evacuation from the enclosure (2) of the least dense liquid positioned in the upper part (5) of said enclosure (2) characterized in that the perforations (11) of said screen (3) are aligned on a series of non-intersecting curves (12) each extending from the edge of the first opening (8) to the base (6) of the sieve (3), each of said curves (12) being characterized by the angle alpha formed by the plane passing through the axis of revolution of said frustoconical sieve (3) and the highest point of said curve (12) and the plane passing through the axis of revolution of said screen (3) and the lowest point of said curve (12) and in that the non-intersecting curves of said series has a substantially identical angle alpha.
Description
Domaine technique La présente invention concerne un dispositif de séparation d'un mélange hétérogène d'au moins deux liquides non-miscibles. Plus particulièrement la présente invention concerne un dispositif permettant d'enlever l'eau présente dans un carburant. Le dispositif selon l'invention est plus particulièrement destiné à être utilisé en amont d'un moteur thermique. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for separating a heterogeneous mixture of at least two immiscible liquids. More particularly, the present invention relates to a device for removing the water present in a fuel. The device according to the invention is more particularly intended to be used upstream of a heat engine.
Technique antérieure L'utilisation de moteur thermique dans un milieu fortement humide est rendu difficile par la contamination du carburant par l'eau du milieu ambiant. La présence d'eau dans le carburant entraine une augmentation de la pollution émise par le moteur et une détérioration des pièces mécaniques de celui-ci. Cette situation est souvent rencontrée pour les moteurs de bateaux et celui de tous les véhicules évoluant dans des conditions hygrométriques extrêmes. Comme il est difficile de prévenir l'entrée de l'eau au niveau du réservoir, des filtres décanteurs sont placés, entre le réservoir et le moteur, pour filtrer l'eau des carburants. Ces filtres présentent plusieurs inconvénients liés à leur structure et à leur principe de fonctionnement. Tout d'abord, ces filtres sont souvent en aluminium et la sulfatation de ce métal entraîne l'oxydation des pièces métalliques et rend inutilisable le filtre décanteur. De plus, la présence d'une cartouche filtrante augmente la résistance au passage du carburant et demande un effort supplémentaire de la pompe à carburant. Ces filtres décanteurs sont également une source de déchets importante ALPHX1-FR-1_TEXTE DEPOSE_SO-GE - 2 - car ils utilisent des cartouches filtrantes jetables difficilement recyclables. Un dispositif de séparation carburant/eau non générateur de déchet et n'induisant pas de résistances au 5 passage du carburant a donc toute son utilité. Le brevet US4,257,890 décrit une ampoule à décanter comprenant un tamis conique en acier à travers lequel l'eau est séparé du carburant et vient se déposer par gravité au fond de l'ampoule. Toutefois, ce type de dispositif n'est 10 pas couramment utilisé. Il existe donc un besoin pour améliorer ce dernier type de dispositif. Résumé de l'invention La présente invention concerne un dispositif de 15 séparation d'un mélange hétérogène d'au moins deux liquides non-miscibles comprenant une enceinte contenant un tamis tronconique positionné de telle sorte que son axe de révolution soit vertical, ledit tamis définissant la limite entre la partie supérieure et la partie inférieure de 20 ladite enceinte, ledit tamis comprenant en son sommet une première ouverture, destinée à permettre le passage dudit mélange hétérogène dans la partie inférieure de ladite enceinte, communiquant avec l'extérieur de ladite enceinte, ladite enceinte comprenant une deuxième ouverture, destinée 25 à permettre l'évacuation hors de l'enceinte du liquide le plus dense, positionnée dans sa partie inférieure et une troisième ouverture, destinée à permettre l'évacuation hors de l'enceinte du liquide le moins dense, positionnée dans la partie supérieure de ladite enceinte remarquable en ce 30 que les perforations dudit tamis sont alignées sur une série de courbes non sécantes s'étendant chacune du bord de la première ouverture à la base du tamis, chacune desdites courbes étant caractérisée par l'angle a formé par le plan passant par l'axe de révolution dudit tamis ALPHX1-FR-1_TEXTE DEPOSE_SO-GE - 3 tronconique et le point le plus haut de ladite courbe et le plan passant par l'axe de révolution dudit tamis et le point le plus bas de ladite courbe et en ce que les courbes non-sécantes de ladite série présente un angle a sensiblement identique. Lors du passage du mélange hétérogène à travers le tamis, l'orientation particulière des perforations provoque un mouvement tourbillonnant dudit mélange qui augmente l'efficacité de la séparation des liquides non-miscibles. PRIOR ART The use of a heat engine in a highly humid environment is made difficult by the contamination of the fuel with water from the ambient environment. The presence of water in the fuel causes an increase in the pollution emitted by the engine and a deterioration of the mechanical parts thereof. This situation is often encountered for boat engines and that of all vehicles operating in extreme hygrometric conditions. As it is difficult to prevent the entry of water at the tank, settling filters are placed between the tank and the engine, to filter the water fuels. These filters have several disadvantages related to their structure and their operating principle. First of all, these filters are often made of aluminum and the sulphation of this metal causes oxidation of the metal parts and makes the decanter filter unusable. In addition, the presence of a filter cartridge increases the resistance to the passage of fuel and requires additional effort of the fuel pump. These settling filters are also a major source of waste because they use disposable filter cartridges that are difficult to recycle. A fuel / water separation device which is not waste generating and does not induce resistance to the passage of the fuel is therefore of great use. US Pat. No. 4,257,890 discloses a separating funnel comprising a conical steel screen through which water is separated from the fuel and is deposited by gravity at the bottom of the ampoule. However, this type of device is not commonly used. There is therefore a need to improve the latter type of device. Summary of the Invention The present invention relates to a device for separating a heterogeneous mixture of at least two immiscible liquids comprising an enclosure containing a frustoconical sieve positioned so that its axis of revolution is vertical, said sieve defining the boundary between the upper part and the lower part of said enclosure, said screen comprising at its apex a first opening intended to allow the passage of said heterogeneous mixture in the lower part of said enclosure, communicating with the outside of said enclosure, said enclosure comprising a second opening, intended to allow the evacuation from the enclosure of the densest liquid, positioned in its lower part and a third opening, intended to allow the evacuation from the enclosure of the least liquid dense, positioned in the upper part of said remarkable enclosure in that the perforatio ns of said sieve are aligned on a series of non-intersecting curves each extending from the edge of the first opening to the base of the sieve, each of said curves being characterized by the angle α formed by the plane passing through the axis of revolution of said sieve ALPHX1-FR-1_TEXTE DEPOSE_SO-GE - 3 frustoconical and the highest point of said curve and the plane passing through the axis of revolution of said sieve and the lowest point of said curve and in that the curves secants of said series has a substantially identical angle a. During the passage of the heterogeneous mixture through the sieve, the particular orientation of the perforations causes a swirling movement of said mixture which increases the efficiency of the separation of immiscible liquids.
Par « l'angle a formé par le plan passant par l'axe de révolution dudit tamis tronconique et le point le plus haut de ladite courbe et le plan passant par l'axe de révolution dudit tamis et le point le plus bas de ladite courbe» on entend désigner l'angle aigu formé par les deux plans . "The angle formed by the plane passing through the axis of revolution of said frustoconical sieve and the highest point of said curve and the plane passing through the axis of revolution of said sieve and the lowest point of said curve We mean the acute angle formed by the two planes.
Par « sensiblement identique », on entend signifier que la différence entre l'angle le plus grand et l'angle le plus petit est inférieure à 4°, préférentiellement inférieure à 2° et tout à fait préférentiellement inférieure à 1°. By "substantially identical" is meant that the difference between the largest angle and the smallest angle is less than 4 °, preferably less than 2 ° and quite preferentially less than 1 °.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, plus de 90% et de façon encore plus préféré plus de 95% des perforations présentes sur ledit tamis sont alignées sur une série de courbes non sécantes s'étendant chacune du bord de la première ouverture à la base de la surface du tamis. Selon un mode de réalisation préféré, ledit tamis est recouvert d'une matière favorisant la coalescence. Par « recouvert » on entend signifier qu'au moins une partie de la matière, constituant ledit tamis, en contact avec le milieu extérieur est une matière favorisant la coalescence. Selon un mode de réalisation tout à fait préféré, ladite matière favorisant la coalescence est à base de polyamide. Le déposant a pu constater que la présence de cette matière augmente fortement la coalescence de l'eau au ALPHX1-FR-1 TEXTE DEPOSE_SO-GE - 4 - niveau du tamis et améliore le rendement du dispositif selon l'invention. Selon un mode de réalisation encore plus préféré, ledit tamis est constitué d'une matière favorisant la 5 coalescence. Selon un mode de réalisation préféré, les perforations ont la forme de quadrilatère dont le plus grand côté à une taille inférieure à 3 mm, préférentiellement inférieure à 2 mm et tout à fait préférentiellement inférieure à 1 mm. 10 Selon un mode de réalisation préféré, ledit tamis comprend entre 10 et 30 perforations/cm2 et préférentiellement entre 15 et 25 perforations/cm2. Selon un mode de réalisation préféré, ladite enceinte est cylindrique. 15 Selon un mode de réalisation préféré, l'angle a est compris entre 15° et 25°. Selon un mode de réalisation préféré, ladite deuxième ouverture est obturée par un clapet. La présence de ce clapet permet d'ouvrir et fermer par intermittence ladite 20 deuxième ouverture. Selon un mode de réalisation préféré, ledit tamis tronconique est positionné de telle sorte que son sommet soit au dessus de sa base. Selon un mode de réalisation préféré dispositif de 25 séparation selon l'invention comprend deux tamis, tels que décrit précédemment, superposés définissant la limite entre la partie supérieure et la partie inférieure de ladite enceinte, le tamis supérieur comprenant en son sommet une première ouverture, destinée à permettre le passage dudit 30 mélange hétérogène dans la partie inférieure de ladite enceinte. Brève description des dessins ALPHX1-FR-1oeTEXTE DEPOSE_SO-GE - 5 - La figure 1 présente une vue en coupe d'un dispositif selon la présente invention. La figure 2 présente une vue du dessus d'un tamis tronconique utilisable dans le cadre de la présente 5 invention. Description des modes de réalisation Selon en premier mode de réalisation, le dispositif de séparation 1 selon l'invention comprend une enceinte 2 10 contenant un tamis tronconique 3 positionné de telle sorte que son axe de révolution soit vertical, ledit tamis définissant la limite entre la partie supérieure 4 et la partie inférieure 5 de ladite enceinte 2. On comprend que les deux parties de l'enceinte peuvent communiquer non 15 seulement via les perforations du tamis tronconique 3 mais également à la périphérie de la base du tamis tronconique 3. L'enceinte 2 est préférentiellement constituée en plastique moulé et encore plus préférentiellement en 20 plastique transparent. La transparence de la paroi de l'enceinte permet à l'utilisateur de vérifier le bon fonctionnement du dispositif 1 selon l'invention. L'enceinte 2 est de préférence en tout ou partie cylindrique. De manière tout à fait préférée, la partie 25 supérieure 4 de l'enceinte 2 est cylindrique. Le diamètre de la base 6 du tamis tronconique 3 est préférentiellement choisi de telle sorte que ladite base 6 ne soit en contact avec ladite enceinte 2. Le tamis 3 comprend en son sommet 7 une première 30 ouverture 8, destinée à permettre le passage dudit mélange hétérogène dans la partie inférieure de ladite enceinte 2, communiquant avec l'extérieur de ladite enceinte 3. La communication avec l'extérieur de l'enceinte 2 est préférentiellement réalisée via une canalisation 81. ALPHX1-FR-1_TEXTE DEPOSE_SO-GE - 6 -- Par ailleurs, l'enceinte 2 comprend une deuxième ouverture 9, destinée à permettre l'évacuation hors de l'enceinte du liquide le plus dense, positionnée dans sa partie inférieure. Préférentiellement, l'ouverture 9 est positionnée au niveau du point le plus bas de l'enceinte 2 afin d'améliorer l'évacuation de liquide le plus dense (e.g. l'eau). De façon avantageuse le fond de l'enceinte 2 forme un entonnoir et l'ouverture 9 est placée au niveau du point le plus bas de cet entonnoir. According to a preferred embodiment of the invention, more than 90% and even more preferably more than 95% of the perforations present on said sieve are aligned on a series of non-intersecting curves each extending from the edge of the first opening. at the base of the sieve surface. According to a preferred embodiment, said screen is covered with a material that promotes coalescence. By "coated" is meant to mean that at least a portion of the material constituting said sieve, in contact with the external medium is a material promoting coalescence. According to a most preferred embodiment, said material promoting coalescence is based on polyamide. The applicant has found that the presence of this material greatly increases the coalescence of the water at the level of the sieve and improves the efficiency of the device according to the invention. According to an even more preferred embodiment, said screen consists of a material promoting coalescence. According to a preferred embodiment, the perforations have the form of quadrilateral whose largest side to a size less than 3 mm, preferably less than 2 mm and quite preferably less than 1 mm. According to a preferred embodiment, said screen comprises between 10 and 30 perforations / cm 2 and preferably between 15 and 25 perforations / cm 2. According to a preferred embodiment, said enclosure is cylindrical. According to a preferred embodiment, the angle a is between 15 ° and 25 °. According to a preferred embodiment, said second opening is closed by a valve. The presence of this valve makes it possible to open and close intermittently said second opening. According to a preferred embodiment, said frustoconical sieve is positioned so that its top is above its base. According to a preferred embodiment of separation device according to the invention comprises two screens, as described above, superimposed defining the boundary between the upper part and the lower part of said enclosure, the upper screen comprising at its apex a first opening, intended to allow the passage of said heterogeneous mixture in the lower part of said enclosure. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a sectional view of a device according to the present invention. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Figure 2 shows a top view of a frustoconical sieve used in the context of the present invention. DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS According to the first embodiment, the separation device 1 according to the invention comprises an enclosure 2 10 containing a frustoconical sieve 3 positioned such that its axis of revolution is vertical, said sieve defining the boundary between the upper part 4 and the lower part 5 of said enclosure 2. It will be understood that the two parts of the enclosure can communicate not only via the perforations of the frustoconical sieve 3 but also at the periphery of the base of the frustoconical sieve 3. enclosure 2 is preferably made of molded plastic and even more preferably transparent plastic. The transparency of the wall of the enclosure allows the user to verify the proper functioning of the device 1 according to the invention. The enclosure 2 is preferably wholly or partly cylindrical. Most preferably, the upper portion 4 of the enclosure 2 is cylindrical. The diameter of the base 6 of the frustoconical sieve 3 is preferably chosen such that said base 6 is in contact with said enclosure 2. The screen 3 comprises at its top 7 a first opening 8, intended to allow the passage of said mixture heterogeneous in the lower part of said enclosure 2, communicating with the outside of said enclosure 3. The communication with the outside of the enclosure 2 is preferably carried out via a pipe 81. ALPHX1-FR-1_TEXT DEPOSE_SO-GE - 6 - - Furthermore, the chamber 2 comprises a second opening 9, intended to allow the evacuation from the enclosure of the densest liquid, positioned in its lower part. Preferably, the opening 9 is positioned at the lowest point of the enclosure 2 to improve the discharge of the densest liquid (e.g. water). Advantageously, the bottom of the chamber 2 forms a funnel and the opening 9 is placed at the lowest point of this funnel.
Finalement, ladite enceinte 2 comprend une troisième ouverture 10, destinée à permettre l'évacuation hors de l'enceinte du liquide le moins dense, positionnée dans la partie supérieure de ladite enceinte. On comprend ainsi que le mélange pénètre, via la canalisation 81, dans la partie inférieure 5 de l'enceinte 2. Il va être ensuite pompé, via l'ouverture 10, dans la partie supérieure de celle-ci. Le passage du mélange via les perforations 11 du tamis 3 provoque la coalescence de l'eau à la surface supérieure du tamis. L'eau va donc prendre la forme de gouttelettes qui vont ruisseler le long de la surface du tamis 3 jusqu'a sa base 6, puis rejoindre par gravité le fond de l'enceinte 2 et être finalement évacuée via l'ouverture 9. Seule, le liquide le moins dense (e.g. le carburant pur) va donc être pompé via l'ouverture 10. Comme illustré figure 2, les perforations 11 du tamis 3 sont alignées sur une série de courbes 12 non sécantes s'étendant chacune du bord de la première ouverture 8 à la base de la surface du tamis 6, chacune desdites courbes étant caractérisée par l'angle a formé par le plan passant par l'axe de révolution dudit tamis tronconique et le point le plus haut de ladite courbe et le plan passant par l'axe de révolution dudit tamis et le point le plus bas ALPHX1-FR-1_TEXTE DEPOSE_SO-GE - 7 -- de ladite courbe. Par ailleurs, les courbes non-sécantes de ladite série présente un angle a sensiblement identique. Le déposant a pu mettre en évidence que cette disposition particulière des perforations améliore l'effet de coalescence de l'eau au niveau du tamis tronconique 3. Cet effet est encore renforcé par l'utilisation d'une matière favorisant la coalescence niveau du tamis tronconique 3. Finally, said enclosure 2 comprises a third opening 10, intended to allow evacuation from the enclosure of the less dense liquid, positioned in the upper part of said enclosure. It is thus understood that the mixture enters, via the pipe 81, in the lower part 5 of the enclosure 2. It will then be pumped through the opening 10 in the upper part thereof. The passage of the mixture via the perforations 11 of the sieve 3 causes the coalescence of the water at the upper surface of the sieve. The water will therefore take the form of droplets that will run down the surface of the sieve 3 to its base 6, then join by gravity the bottom of the chamber 2 and finally be discharged via the opening 9. Only , the least dense liquid (eg pure fuel) will therefore be pumped via the opening 10. As illustrated in FIG. 2, the perforations 11 of the sieve 3 are aligned on a series of non-intersecting curves 12 each extending from the edge of the first opening 8 at the base of the surface of the screen 6, each of said curves being characterized by the angle α formed by the plane passing through the axis of revolution of said frustoconical sieve and the highest point of said curve and the plane passing through the axis of revolution of said sieve and the lowest point ALPHX1-FR-1_TEXTE DEPOSE_SO-GE - 7 - of said curve. Moreover, the non-intersecting curves of said series have a substantially identical angle α. The applicant has been able to demonstrate that this particular arrangement of the perforations improves the coalescence effect of the water at the level of the frustoconical sieve 3. This effect is further reinforced by the use of a material that promotes coalescence level of the frustoconical sieve 3.
Application industrielle La présente invention est notamment utilisable en combinaison avec un moteur thermique. Cette invention est particulièrement utile dans les milieux fortement humides tels que le milieu maritime et les climats équatoriaux et dans les milieux où se créent de la condensation à l'intérieur des réservoirs. ALPHX1-FR-1_TEXTE DEPOSE_SO-GE Industrial Application The present invention is particularly useful in combination with a heat engine. This invention is particularly useful in highly humid environments such as the marine environment and equatorial climates and in environments where condensation occurs inside the tanks. ALPHX1-EN-1_TEXT DEPOSE_SO-GE
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