WO1999032210A1 - Ensemble pour l'epuration automatique d'un fluide pollue et procede de mise en oeuvre - Google Patents

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WO1999032210A1
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separator
fraction
fluid
secondary separator
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Théophile CHRISTOPHE
Jean-Claude Moatti
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Alfa Laval Moatti Snc
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    • F01M1/00—Pressure lubrication
    • F01M1/10—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters
    • F01M2001/1028—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters characterised by the type of purification
    • F01M2001/1035—Lubricating systems characterised by the provision therein of lubricant venting or purifying means, e.g. of filters characterised by the type of purification comprising centrifugal filters

Definitions

  • IPC International Patent Classification
  • the present invention relates to an assembly for the automatic purification of a polluted fluid as well as to a method of implementing said assembly.
  • the invention relates more particularly to the treatment of oils and gas oils for internal combustion engines.
  • Patent FR 2 725 917 describes a fluid treatment assembly comprising a main separator provided with a cleaning device supplied against the current by a fraction of the purified fluid, and a secondary separator supplied via the outlet pipe of said device cleaning by said fraction loaded with impurities.
  • the secondary separator consists of only one centrifuge with a constant processing capacity. This capacity is fixed once and for all to the construction, and is adapted to the average flow rate of the fraction of fluid loaded with impurities to be treated which comes from the outlet pipe of the cleaning device.
  • This flow rate is itself dependent on the total flow rate of polluted fluid coming from the engine.
  • the polluted fluid flow rate can vary in significant proportions, in particular as a function of the engine load and exceed the expected values.
  • a non-negligible fraction of highly polluted fluid then returns to the tank, which can ultimately lead to fouling of the engine fluid circuits and, consequently, to mechanical or hydraulic failures.
  • the centrifuge can only separate impurities with a specific density which generally corresponds to precise values of the pressure and speed parameters.
  • the impurities are not systematically separated.
  • the efficiency of the secondary separator is thus significantly reduced. This again results in fouling problems and the risk of premature wear or breakdowns.
  • the present invention aims to satisfactorily solve the technical problems stated above, by adjusting the capacity and the selectivity of the secondary separator respectively to the flow rates to be treated and to the density of the impurities.
  • an assembly for the automatic and continuous purification of a polluted fluid comprising a main separator provided with a cleaning device supplied against the current by a fraction of the purified fluid and a secondary separator supplied via the outlet pipe of said cleaning device by said fraction of fluid loaded with impurities, characterized in that said secondary separator comprises the combination of a centrifugation device and a filtration device, the capacity and selectivity of which are variable as a function, on the one hand, the flow rate of said fraction of fluid loaded with impurities and, on the other hand, the range of densities of said impurities.
  • said centrifuge device and said filtration device are mounted in parallel on the outlet pipe of the cleaning device.
  • said centrifugation device comprises at least one and preferably two centrifuges in parallel.
  • said filtration device comprises at least one filter with filtering walls.
  • the outlet pipe of the cleaning device is equipped with a multi-way valve making it possible to isolate at least part of the centrifugation device and / or of the filtration device.
  • the secondary separator and said main separator are enclosed inside a single casing.
  • the outlet pipe of the cleaning device has a straight upstream section which extends coaxial with the longitudinal axis of the main separator and which divides into two divergent or opposite downstream branches, each supplying part of the secondary separator.
  • said secondary separator is arranged transversely to the main separator.
  • said secondary separator and said main separator are arranged side by side.
  • Another object of the invention is a process for the automatic and continuous purification of a polluted fluid comprising the retention of impurities in a main separator, the cleaning of the main separator against the current by a fraction of the purified fluid and the entrainment of said fraction of the fluid charged with impurities towards a secondary separator where the impurities are extracted, characterized in that the centrifuge and filtration of said fraction charged with impurities are carried out in the secondary separator, and in that the capacity is adjusted and the selectivity of the secondary separator as a function respectively of the flow rate of said fraction charged with impurities and the density of said impurities.
  • the capacity and the selectivity of the secondary separator are regulated by feeding it or isolating it automatically, in whole or in part.
  • the purification assembly as well as the method of the invention make it possible to obtain a thorough separation of the impurities with a wide spectrum of densities whatever the flow of polluted fluid to be treated.
  • the regulation and adaptation of the operating regime of the secondary separator to the characteristics of the polluted fluid to be purged are carried out automatically.
  • the combination within the secondary separator of a filter and a centrifuge guarantees a high rate of clarification of the fluid.
  • all the components of the purification unit are enclosed in a single casing according to ergonomic arrangements which offer a minimum bulk.
  • FIG. 3 shows a partial sectional view of an alternative embodiment of the secondary separator of the invention.
  • the treatment assembly shown in the figures is intended for the automatic and continuous purification of a polluted fluid P (such as a lubricating agent, oil, etc.) derived, for example, from an internal combustion engine.
  • a polluted fluid P such as a lubricating agent, oil, etc.
  • This fluid once rid of the impurities which it has taken care of during use, must be recovered and possibly recycled in the form of a purified fluid E.
  • the purification assembly comprises a main separator 1 enclosed in a casing C, and consisting, for example, of a series of filter elements 10 joined in the form of a stack.
  • the filter elements 10 are shaped here as discs, the two faces 10a, 10b of which include screens.
  • the main separator 1 is provided with a cleaning device
  • the cleaning device 11 is supplied against the current by a fraction of the purified fluid E ⁇ , making it possible to unclog the filter elements and to entrain the impurities which were retained therein in a fraction F of said fluid.
  • the purification assembly also includes a secondary separator 2 supplied via the outlet pipe 12 of the cleaning device 11 by the fraction F of fluid loaded with impurities.
  • the main separator 1 and the secondary separator 2 are enclosed in a single casing C.
  • the secondary separator has the function of extracting the greatest possible amount of impurities present in fraction F so as to restore a minority fraction E2 of purified fluid, suitable for joining the fluid reservoir or for being directly recycled in the engine with the majority fraction E of fluid purified by the main separator 1.
  • the flow of polluted fluid P to be treated in the main separator 1 may vary. This variation leads to differences in flow rates for fraction F. When these differences result in a significant increase in the flow rate for fraction F, the secondary separator

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

L'invention concerne un ensemble pour l'épuration automatique et continue d'un fluide pollué (P) comprenant un séparateur principal (1) pourvu d'un dispositif de nettoyage (11) alimenté à contre courant par une fraction (F) du fluide épuré (E) et un séparateur secondaire (2) alimenté via la conduite de sortie (12) dudit dispositif de nettoyage (11) par ladite fraction de fluide (F) chargée en impuretés, caractérisé en ce que ledit séparateur secondaire (2) comprend la combinaison d'un dispositif de centrifugation (21) et d'un dispositif de filtration (22) dont la capacité et la sélectivité sont variables en fonction, d'une part, du débit de ladite fraction (F) de fluide chargée en impuretés et, d'autre part, de la plage de densités desdites impuretés.

Description

A. CLASSIFICATION OF SUBJECT MATTER
IPC 6 B01D36/02 B01D36/04 B01D29/23 B01D29/41 B01D29/68
According to International Patent Classification (IPC) or to both national classification and IPC
B. FIELDS SEARCHED
Minimum documentation searched (classification System followed by classification symbols)
IPC 6 B01D
Documentation searched other than minimum documentation to the extent that such documents are included in the fields searched
Electronic data base consuited during the international search (name of data base and, where practical. searoh terms used)
C. DOCUMENTS CONSIDERED TO BE RELEVANT
Catβgory ' Citation of document, with indication, where appropriate, of the relevant passages Relevant to daim No
US 5 674 392 A (CHRISTOPHE ET AL.) 1 , 2 , 10
7 October 1997 see cl aims ; fi gures
6 FR 2 725917 A (MOATTI) ci ted i n the appl i cati on
GB 2 297 499 A (GLACIER METAL CO.LTD.) 1,2,10
7 August 1996 see the whol e document
D Further documents are listed in the continuation of box C Patent family members are listed in annex
' Spécial catégories of cited documents
T" later document published after the international filing date or pπoπty date and not in conflict with the application but
A" document defining the gênerai state of the art which is not cited to understand the pπnciple or theory underlying the considerβd to be of particular relevance invention "E" earlier document but published on or aftβr the international "X" document of particular relevance, the claimed invention fihng date cannot be considered novel or cannot be considered to
"L" document which ay throw doubts on pπoπty claιm(s) or involve an inventive step when the document is taken alone which is cited to establish the publication date of another "Y" document of particular relevance, the clai ed invention citation or other spécial reason (as specified) cannot be considered to involve an inventive step when the
"O" document referπng to an oral disclosure, use, exhibition or document is combmed with one or more other such docuother means ments, such combination being obvious to a person skilled
"P" document published pnor to the international filing date but in the art later than the pπorrty date claimed "&" document member of the sa e patent family
Date of the actual completion of the international search Date of mailing of the international search report
15 March 1999 24/03/1999
Name and mailing address of the ISA Authoπzed officer
Européen Patent Office, P B 5818 Patentlaan 2 NL - 2280 HV Ri|Swi|k Tel (+31-70) 3 0-2040, Tx 31 651 epo ni, Fax (+31-70) 3-40-3016 Pl aka , T
Foim PC T/ISA/210 (second sheet) (July 1992) Information on patent family members
PCT/FR 98/02760
Patent document Publication Patent family Publication cited m search report date member(s) date
US 5674392 07-10-1997 FR 2725917 26-04-1996 CA 2203007 02-05-1996 EP 0787032 06-08-1997 FI 971661 17-06-1997 W0 9612549 02-05-1996 JP 11501248 02-02-1999
GB 2297499 07-08-1996 AT 171087 T 15-10- 1998 AT 171088 T 15-10- 1998 DE 29680068 U 13-02- 1997 DE 29680069 U 13-02- 1997 DE 69600665 22-10- 1998 DE 69600666 22-10- 1998 EP 0806986 19-11- 1997 EP 0806987 19-11- 1997 ES 2124079 16-01- 1999 ES 2122777 16-12- 1998 0 9623589 08-08- 1996 WO 9623590 08-08- 1996 GB 2297505 A,B 07-08- 1996 JP 10513107 T 15-12- 1998
Form PC .VISA/210 (patent lamily annβx) (July 1992) ENSEMBLE POUR L'ÉPURATION AUTOMATIQUE D'UN FLUIDE POLLUE ET PROCEDE DE MISE EN OEUVRE
La présente invention concerne un ensemble pour l'épuration automatique d'un fluide pollué ainsi qu'un procédé de mise en oeuvre dudit ensemble.
L'invention s'intéresse plus particulièrement au traitement des huiles et gasoils pour moteurs à combustion interne.
Le brevet FR 2 725 917 décrit un ensemble de traitement d'un fluide comprenant un séparateur principal pourvu d'un dispositif de nettoyage alimenté à contre-courant par une fraction du fluide épuré, et un séparateur secondaire alimenté via la conduite de sortie dudit dispositif de nettoyage par ladite fraction chargée en impuretés.
Cependant, le séparateur secondaire n'est constitué que d'une seule centrifugeuse dont la capacité de traitement est constante. Cette capacité est fixée une fois pour toutes à la construction, et est adaptée au débit moyen de la fraction de fluide chargée en impuretés à traiter qui est issue de la conduite de sortie du dispositif de nettoyage.
Ce débit est lui-même dépendant du débit total de fluide pollué en provenance du moteur.
Or, pour un moteur donné, le débit de fluide pollué peut varier dans des proportions importantes, notamment en fonction de la charge du moteur et excéder les valeurs prévues.
Dans ces conditions, il arrive que l'on ne puisse pas traiter la totalité du débit du fluide chargé résultant du nettoyage du séparateur principal.
Une fraction non négligeable de fluide fortement pollué retourne alors dans le réservoir, ce qui peut conduire à terme à un encrassement des circuits de fluide du moteur et, par suite, à des pannes mécaniques ou hydrauliques.
En outre, la centrifugeuse ne peut séparer que les impuretés possédant une densité déterminée qui correspond en général à des valeurs précises des paramètres de pression et de vitesse de rotation.
Ainsi, les impuretés, dont la densité est différente de la valeur de référence, ne sont elles pas systématiquement séparées. Dans le cas, où le spectre des impuretés devient relativement large, l'efficacité du séparateur secondaire est ainsi notablement réduite. Il en résulte, là aussi, des problèmes d'encrassement et des risques d'usure prématurée ou de pannes. La présente invention a pour but de résoudre de manière satisfaisante, les problèmes techniques énoncés précédemment, en ajustant la capacité et la sélectivité du séparateur secondaire respectivement aux débits à traiter et à la densité des impuretés.
Ce but est atteint au moyen d'un ensemble pour l'épuration automatique et continue d'un fluide pollué comprenant un séparateur principal pourvu d'un dispositif de nettoyage alimenté à contre courant par une fraction du fluide épuré et un séparateur secondaire alimenté via la conduite de sortie dudit dispositif de nettoyage par ladite fraction de fluide chargée en impuretés, caractérisé en ce que ledit séparateur secondaire comprend la combinaison d'un dispositif de centrifugation et d'un dispositif de filtration dont la capacité et la sélectivité sont variables en fonction, d'une part, du débit de ladite fraction de fluide chargée en impuretés et, d'autre part, de la plage de densités desdites impuretés. Selon une caractéristique avantageuse, ledit dispositif de centrifugation et ledit dispositif de filtration sont montés en parallèle sur la conduite de sortie du dispositif de nettoyage.
Selon un premier mode de réalisation, ledit dispositif de centrifugation comprend au moins une et, de préférence deux centrifugeuses en parallèle.
Selon un autre mode de réalisation, ledit dispositif de filtration comprend au moins un filtre à parois filtrantes.
Selon une autre caractéristique, la conduite de sortie du dispositif de nettoyage est équipée d'une vanne multivoie permettant d'isoler au moins une partie du dispositif de centrifugation et/ou du dispositif de filtration.
Selon encore une autre caractéristique, ledit séparateur secondaire et ledit séparateur principal sont enfermés à l'intérieur d'un carter unique. Selon un mode de réalisation particulier, la conduite de sortie du dispositif de nettoyage a un tronçon amont rectiligne qui s'étend coaxialement à l'axe longitudinal du séparateur principal et qui se divise en deux branches aval divergentes ou opposées, alimentant chacune une partie du séparateur secondaire.
Selon une variante de réalisation, ledit séparateur secondaire est disposé transversalement au séparateur principal.
Selon une autre variante, ledit séparateur secondaire et ledit séparateur principal sont disposés côte à côte.
Un autre objet de l'invention est un procédé d'épuration automatique et continue d'un fluide pollué comprenant la retenue des impuretés dans un séparateur principal, le nettoyage du séparateur principal à contre-courant par une fraction du fluide épuré et l'entraînement de ladite fraction du fluide chargée en impuretés vers un séparateur secondaire où les impuretés sont extraites, caractérisé en ce qu'on effectue dans le séparateur secondaire la centrifugation et la filtration de ladite fraction chargée en impuretés, et en ce qu'on règle la capacité et la sélectivité du séparateur secondaire en fonction respectivement du débit de ladite fraction chargée en impuretés et de la densité desdites impuretés.
Selon une caractéristique du procédé, on règle la capacité et la sélectivité du séparateur secondaire en l'alimentant ou en l'isolant automatiquement, en totalité ou partiellement.
L'ensemble d'épuration ainsi que le procédé de l'invention permettent d'obtenir une séparation poussée des impuretés avec un large spectre de densités quel que soit le débit de fluide pollué à traiter. La régulation et l'adaptation du régime de fonctionnement du séparateur secondaire aux caractéristiques du fluide pollué à épurer sont effectuées de manière automatique. La combinaison au sein du séparateur secondaire d'un filtre et d'une centrifugeuse permet de garantir un taux élevé de clarification du fluide. En outre, tous les constituants de l'ensemble d'épuration sont enfermés dans un carter unique selon des dispositions ergonomiques qui offrent un encombrement minimum.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, accompagnée des dessins sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de l'ensemble d'épuration de l'invention ; - la figure 2 représente une vue en coupe d'un second mode de réalisation de l'ensemble d'épuration de l'invention ;
- la figure 3 représente une vue partielle en coupe d'une variante de réalisation du séparateur secondaire de l'invention. L'ensemble de traitement représenté sur les figures est destiné à l'épuration automatique et continue d'un fluide pollué P (tel qu'un agent lubrifiant, huile...) issu, par exemple, d'un moteur à combustion interne. Ce fluide, une fois débarrassé des impuretés dont il s'est chargé en cours d'utilisation, doit être récupéré et éventuellement recyclé sous la forme d'un fluide épuré E.
A cet effet, l'ensemble d'épuration comprend un séparateur principal 1 enfermé dans un carter C, et constitué, par exemple, d'une série d'éléments filtrants 10 réunis sous forme d'un empilage.
Les éléments filtrants 10 sont conformés ici en disques dont les deux faces 10a, 10b comportent des tamis.
Le séparateur principal 1 est pourvu d'un dispositif de nettoyage
11 des éléments filtrants 10. Le dispositif de nettoyage 11 est alimenté à contre-courant par une fraction du fluide épuré E\, permettant de décolmater les éléments filtrants et d'entraîner les impuretés qui y étaient retenues dans une fraction F dudit fluide.
L'ensemble d'épuration comprend également un séparateur secondaire 2 alimenté via la conduite de sortie 12 du dispositif de nettoyage 11 par la fraction F de fluide chargé en impuretés.
Le séparateur principal 1 et le séparateur secondaire 2 sont enfermés dans un carter unique C.
Le séparateur secondaire a pour fonction d'extraire la plus grande quantité possible d'impuretés présentes dans la fraction F de façon à restituer une fraction minoritaire E2 de fluide épuré, propre à rejoindre le réservoir de fluide ou à être directement recyclé dans le moteur avec la fraction majoritaire E de fluide épuré par le séparateur principal 1.
Toutefois, le débit de fluide pollué P à traiter dans le séparateur principal 1 est susceptible de varier. Cette variation entraîne des écarts de débits pour la fraction F. Lorsque ces écarts se traduisent par une élévation significative du débit de la fraction F, le séparateur secondaire

Claims

doit être capable de traiter tout le débit avec la même efficacité que les traitements de débits plus faibles.
En effet, quel que soit le débit à traiter, la fraction E2 de fluide doit impérativement posséder un degré de pureté prédéterminé et voisin de celui de la fraction E -
De même, les caractéristiques (taille, densité...) des impuretés à séparer peuvent être comprises dans des fourchettes relativement larges et le traitement mis en oeuvre dans le séparateur secondaire doit conduire à la séparation du plus grand nombre d'impuretés. Dans ces objectifs, et selon l'invention, il est prévu que le séparateur secondaire comprenne un dispositif de centrifugation 21 et un dispositif de filtration 22 dont la capacité et la sélectivité sont variables en fonction, d'une part, du débit de la fraction F de fluide chargée en impuretés, et d'autre part, de la plage de densités desdites impuretés.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le séparateur principal 1 et le séparateur secondaire 2 sont montés côte à côte. Le dispositif de centrifugation 21 et le dispositif de filtration 22 sont montés en parallèle sur la conduite 12 de sortie du dispositif de nettoyage 11.
Ainsi, une partie Fi du flux F alimente le dispositif de centrifugation 21 tandis qu'une partie complémentaire F2 alimente le dispositif de filtration 22.
De préférence, le dispositif de filtration 22 comprend, au moins, un filtre à parois filtrantes ou à écrans sélectifs tandis que le dispositif de centrifugation 21 comprend au moins une et, de préférence, deux centrifugeuses en parallèle. Les capacités et les vitesses de rotation des centrifugeuses peuvent, le cas échéant, être différentes d'une centrifugeuse à l'autre, de même que la sélectivité (ou le diamètre de pores) des divers filtres, de façon à ajuster le traitement en fonction des caractéristiques respectives du flux F et des impuretés à traiter.
Après avoir été filtré, le flux F2 rejoint une première chambre 23 entourant le filtre et communique avec une seconde chambre 24 dans laquelle sont enfermées les centrifugeuses. Les chambres 23,24 sont délimitées à l'extérieur du bâti B du séparateur principal 1, par des capots 230,240 amovibles permettant la maintenance des dispositifs de filtration 22 et de centrifugation 21.
L'entraînement en rotation des centrifugeuses est effectué grâce à l'effet de réaction du fluide épuré qui s'échappe par les buses opposées 21a, 21b de la centrifugeuse 21, par rapport au fluide contenu dans la chambre 24.
Dans la seconde chambre 24, les flux épurés Fi et F2 se mélangent et se regroupent en une fraction E2 qui est évacuée hors du carter C par une conduite 20.
De préférence, comme représenté sur la figure 3, la conduite de sortie 12 du dispositif de nettoyage est équipée d'une vanne multivoie V permettant d'ouvrir ou d'isoler la totalité ou au moins du séparateur secondaire, en particulier, lorsque le débit de la fraction F varie. Cette vanne V est commandée automatiquement par un actionneur couplé à un débitmètre monté sur la conduite 12, ou plus en amont, de façon à régler automatiquement la capacité de traitement et la sélectivité du séparateur secondaire.
La vanne V est raccordée à la conduite de sortie 12 du dispositif de nettoyage et est disposée au centre du séparateur secondaire 2 entre la chambre de centrifugation 24 et la chambre de filtration 23.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, le séparateur secondaire 2 est disposé transversalement au séparateur principal 1.
Dans ce cas, la conduite de sortie 12 du dispositif de nettoyage 11 a un tronçon amont 12a rectiligne qui s'étend coaxialement à l'axe longitudinal du séparateur principal 1 et qui se divise en deux branches aval 12b, 12c, divergentes ou opposées à 180e, alimentant chacune une partie du séparateur secondaire 2.
La branche 12b se dirige ici vers le dispositif de centrifugation 21 tandis que la branche 12c conduit au dispositif de filtration 22.
PCT/FR1998/002760 1997-12-19 1998-12-17 Ensemble pour l'epuration automatique d'un fluide pollue et procede de mise en oeuvre WO1999032210A1 (fr)

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US09/581,805 US6368513B1 (en) 1997-12-19 1999-12-17 Filtering assembly and method including removal of impurities from a backwash fluid

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