WO2018060755A1 - Installation de traitement de fluides par osmose inverse - Google Patents

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WO2018060755A1
WO2018060755A1 PCT/IB2016/055141 IB2016055141W WO2018060755A1 WO 2018060755 A1 WO2018060755 A1 WO 2018060755A1 IB 2016055141 W IB2016055141 W IB 2016055141W WO 2018060755 A1 WO2018060755 A1 WO 2018060755A1
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fluid
concentrate
pipe
rotary
valve
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PCT/IB2016/055141
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Yves Giraud
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Arkling Limited
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/103—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having only one pumping chamber
    • F04B9/107—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having only one pumping chamber rectilinear movement of the pumping member in the working direction being obtained by a single-acting liquid motor, e.g. actuated in the other direction by gravity or a spring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F13/00—Pressure exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D2313/24—Specific pressurizing or depressurizing means
    • B01D2313/246—Energy recovery means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00—Pump parameters
    • F04B2201/02—Piston parameters
    • F04B2201/0201—Position of the piston

Definitions

  • Lymphocyte cells expressing differentiation marker in the nuclear deoxyribonucleic acid, the genetically modified genome of a mammalian immunodeficiency virus.
  • Multi-specific antibodies that recognize an epitope of the CD89 marker and a characteristic marker of lymphocyte cells.
  • composition comprising an antibody as defined in any of claims 13 to 15 and a combination of anti-retroviral agents, and the uses thereof
  • At least one pressure exchange unit for recovering part of the energy required for the compression of the fluids to be treated.
  • a pressure exchange unit comprises a cylinder and a movable interface that can move freely in this cylinder.
  • a mobile interface can be a piston, with or without a rod.
  • the mobile interface of the present invention is preferably a piston provided with a rod, wherein the piston rod is located on the inlet side in the cylinder of the fluid to be treated.
  • the piston is preferably that described in the patent application WO2013061229. However other systems can be envisaged.
  • the mobile interface is connected to a fluid inlet pipe to be treated at low pressure and to a pipe for transferring this fluid to be treated, pressurized by virtue of the pressure exchange.
  • the pressure exchange unit is further connected to a concentrate inlet pipe, issuing from the filtration module, and to an exhaust pipe of this concentrate, which makes it possible to evacuate the concentrate after the exchange of pressure. pressure.
  • the pressure exchange unit comprises means for detecting the position of the mobile interface.
  • the means for detecting the position of the mobile interface may comprise a fixed positioning rule associated with an integral element of the mobile interface.
  • an integral element of the mobile interface may be for example a magnet, which sliding along the positioning rule to determine the position of the mobile interface.
  • Other means for detecting the position of the mobile interface may be envisaged.
  • the position detection means of the mobile interface may determine one or more limit positions of the mobile interface.
  • a pressure exchange unit comprises a control valve, for regulating the flow of fluid to be treated admitted into the pressure exchange unit.
  • the control valve is positioned on an inlet pipe of the fluid to be treated at low pressure.
  • a pressure exchange unit further comprises a rotary valve, for regulating the flow of concentrate from the filtration module, admitted into the pressure exchange unit.
  • the regulation of the flow when associated with a pressure exchange unit, must here be understood as the admission of a greater or lesser fraction of the overall concentrate flow, coming from the filtration module in this unit. pressure exchange.
  • regulating the flux of concentrate entering a pressure exchange unit amounts to admitting a proportion of the overall flux that varies between zero and the totality of the overall flow. It should be noted that the overall flux of concentrate from the filtration module is distributed over several pressure exchange units, as will be detailed below.
  • the rotary valve comprises for this purpose an intake pipe, connected or merged, to the concentrate inlet pipe, and an exhaust pipe, connected or merged, to the concentrate exhaust pipe.
  • a rotary valve is in fluid communication with the inside of the cylinder of the corresponding pressure exchange unit. It comprises a rotary device driven by an axis of rotation perpendicular to the longitudinal axis of the corresponding cylinder. The rotary device alternately closes the intake and exhaust pipes of the concentrate.
  • the rotary valve comprises an internal surface, into which the inlet and outlet pipes of the concentrate are opening, and the rotary device has a sealing surface cooperating with the internal surface, making it possible to seal the pipes intake and exhaust concentrate.
  • the inner surface is preferably a flat surface, and the sealing surface is also a flat surface parallel to the inner surface.
  • the internal surfaces and shutter are then perpendicular to the axis of rotation which drives the rotary device.
  • the concentrate inlet pipe may be provided with a sealing ring.
  • a sealing ring is preferably encased in a shoulder of the corresponding pipe so as to remain mobile in translation along the longitudinal axis of the pipe.
  • the exhaust pipe may also be provided with such a sealing ring.
  • the control valve and the rotary valve may each be subject to the position detection means of the mobile interface, so as to allow regulation of one or more two streams of concentrate and fluid to be treated within the pressure exchange unit.
  • the plant according to the present invention preferably contains more than one pressure exchange unit. It may contain, for example, two or three or four or more pressure exchange units.
  • the device of each of the pressure exchange units is preferably driven by an individual engine, which is exclusively dedicated thereto. In such a arrangement, the entire global flow of concentrate from the filtration module, is distributed in each of the pressure exchange units in varying proportions.
  • the installation also contains at least one safety valve which is automatically activated in case of overpressure.
  • the safety valve may in particular be positioned on a pipe connecting the inlet pipe of the concentrate in a pressure exchange unit to the transfer line of the pressurized fluid to be treated leaving the corresponding pressure exchange unit.
  • the rotary valve is also part of the invention. It regulates the flow of a fluid entering through an intake pipe and out through an exhaust pipe.
  • the rotary valve comprises at least one intake duct and at least one fluid exhaust duct which open onto an inner surface, preferably flat, and a rotary device comprising a closure surface parallel to said surface. internal.
  • the rotary valve is compact.
  • the rotary valve allows a smaller footprint of the installation.
  • the rotary valve is advantageously equipped with one or more sealing rings movable in translation in the fluid inlet ducts and optionally the fluid outlet.
  • a sealing ring may be inserted into a flare or shoulder of the corresponding pipe. It preferably comprises an inner surface to the pipe and a surface external to the pipe, both of which are perpendicular to the longitudinal axis of the corresponding pipe.
  • the present invention also relates to a method for regulating the position of one or more mobile interfaces, each belonging to a pressure exchange unit, where each of the mobile interfaces separates a first fluid from a second fluid and oscillates freely. in a cylinder according to the pressure difference exerted by the first and second fluids on both sides of the mobile interface.
  • the input rate of one or more of the first and second fluids is regulated according to the position of at least one of the mobile interfaces.
  • the inlet flow rate of the first fluid in each of the cylinders can be regulated by a rotary valve, comprising a rotary device for closing and sequentially opening the intake ducts and exhaust of the first fluid.
  • the angular position and / or the angular velocity of a rotary device may be subject to a means for detecting the position of a mobile interface.
  • the input flow rate of the second fluid can be regulated by at least one control valve positioned on an inlet pipe of the second fluid.
  • the control valve can be activated by electrical pulses.
  • a control valve is advantageously secured to a means for detecting the position of a mobile interface.
  • the position of a mobile interface according to the present method can be determined by an element integral with the mobile interface and cooperating with a positioning rule external to the corresponding cylinder.
  • the position of a plurality of mobile interfaces in their respective cylinders is regulated by as many rotary valves as described herein.
  • their angular velocity and / or their angular position is individually controlled to regulate the inlet flow of the first fluid.
  • the angular velocity of a rotating device may be uniform or non-uniform over a rotation angle of 360 °.
  • the flow rate of the second fluid is individually controlled by as many control valves.
  • the fluid to be treated mentioned herein may be any fluid that can be subjected to reverse osmosis.
  • a fluid to be treated may be a liquid comprising at least one solute in variable concentration.
  • the fluids to be treated include aqueous or organic liquids.
  • a fluid to be treated may for example be sea water to be desalinated, or a liquid food from a natural or unnatural source.
  • the fluid to be treated corresponds to the second fluid mentioned above.
  • the concentrate is the solute-concentrated fluid resulting from the filtration. It is separated from the treated fluid, and is recycled in the installation to allow the exchange of pressure with the fluid to be treated.
  • the concentrate here corresponds to the first fluid mentioned above.
  • FIG. 1 overall diagram of the installation according to the invention
  • Figure 2a, 2b flow diagram of the rotary valve and the cylinder of a pressure exchange unit
  • Figure 3a Diagram of the sealing ring in open position
  • Figure 3b diagram of the sealing ring in closed position
  • FIGS. 4a, 4b, 4c, 4d angular position of the rotary device as a function of the position of the mobile interface (M)
  • Figure 5 relative angular position of the rotary devices of three pressure exchange units.
  • the object of the present invention is the installation (1), as shown in FIG. 1. It comprises a filtration module (2), supplied with fluid to be treated by a fluid inlet pipe to be treated with high pressure. (fl) and an outlet line of the treated fluid (f2).
  • the fluid to be treated (F) feeds the filtration module (2) after having been pressurized by a pump (4) so that its pressure (PI) at the inlet of the filtration module (2) is greater than the osmotic pressure (Po) of the fluid to be treated (F).
  • the filtration module (2) further comprises a line (S) for collecting the concentrate (S) resulting from the filtration of the fluid (F).
  • the pipe (si) conducts the concentrate (S) to one or more pressure exchange units (3) at a pressure (P2).
  • the installation (1) of the present invention comprises means for determining the position of the mobile interface (M), such as one or more position sensors.
  • Any type of position sensor may be envisaged, such as mechanical, electrical, electromagnetic, magnetic, or optical position sensors.
  • the position of the mobile interface (M) can be determined by contact, or without contact.
  • one or more terminal positions, or the instantaneous positions, of the mobile interface (M) can be determined.
  • the direction of movement of the mobile interface (M) can also be determined, as well as its movement speed.
  • Position sensors can exploit effects such as Hall effect, or Doppler effect.
  • Position sensors can directly determine the position of the mobile interface (M). Alternatively, the position sensors can determine the position of an element attached to the mobile interface (M).
  • a positioning rule (R) external to the cylinder (31) cooperates with a movable reference element (C) whose movement reflects the movement of the mobile interface (M ) in the cylinder (31).
  • the reference in question may be an electromagnetic element, such as a magnet, cooperating with an electromagnetic receiver of the positioning rule.
  • the positioning rule preferably makes it possible to determine the instantaneous position of the mobile interface (M). Alternatively, the positioning rule makes it possible to determine the position of the mobile interface (M) when it reaches one or more of its limit positions.
  • the plant (1) of the present invention further comprises a control valve (5).
  • the control valve (5) is preferably positioned on a low pressure fluid inlet line (f3).
  • the control valve (5) makes it possible to regulate the flow rate of the fluid to be treated (F) entering the chamber of the cylinder (31) by partially closing the inlet pipe of the fluid to be treated in this cylinder (31).
  • the control valve (5) is subject to the position of the mobile interface (M), thanks to the data measured by the associated position sensor (s). It thus makes it possible to regulate the fluid flow rate to be treated (F) in the cylinder chamber (31) as a function of the position of the corresponding mobile interface (M).
  • the control valve (5) is preferably activated by electrical pulses.
  • the duration of the electrical pulse can be calibrated by default, so that at each pulse, the control valve (5) moves at a given angle or a given distance.
  • the duration of the electrical pulse can be adjustable, so that the control valve (5) moves by an angle or a distance proportional to the duration of the electrical pulse.
  • the electrical pulse is triggered when the mobile interface (M) reaches a predetermined given position and measured by one or more of the associated position sensors.
  • the installation (1) comprises one or more pressure exchange units (3).
  • a pressure exchange unit (3) is supplied with fluid to be treated (F) at a pressure (P3) through a low pressure fluid inlet line (f3).
  • a transfer line for the fluid to be treated pressurized (f4) leads the fluid to be treated (F) to a pressure (P4) until it reaches the pipe of fluid inlet to treat high pressure (fl).
  • a part of the fluid to be treated (F) is compressed by the pressure exchange unit (3) and joins the intake flow of the high pressure process fluid in the filtration module (2), reducing pressure. the energy needs of the pump (4).
  • the compression of the fluid to be treated from the pressure (P3) to the pressure (P4) through the pressure exchange unit (3) takes place thanks to the flow rate of the concentrate (S) admitted into the exchange unit pressure (3) by the pipe (si).
  • the mobile interface (M) within the pressure exchange unit (3), makes it possible to compress the fluid to be treated (F) by virtue of the pressure exerted by the flux of concentrate (S) admitted into the pressure exchange unit (3).
  • the fluids (F) and (S) remain separated from each other by the mobile interface (M).
  • the pressure exchange being effected, the concentrate (S) is discharged from the pressure exchange unit (3) via a concentrate exhaust pipe (s2).
  • the mobile interface (M) designates a fluid separation element, in particular the fluid to be treated (F) with respect to the concentrate (S), which can move freely thanks to the pressure difference exerted by the fluids on either side of the mobile interface (M).
  • the mobile interface (M) is advantageously a piston sliding freely in a cylinder (31).
  • the surfaces of each of the opposite faces of the mobile interface may be different, and thus allow to optimize the forces exerted by the fluids in contact with these surfaces.
  • Other pressure exchange systems having a mobile interface can also be envisaged.
  • the mobile interface (M) moves in a first direction (a) in its compression phase, compressing the fluid to be treated (F) from a low pressure (P3) to a higher pressure (P4).
  • the moving interface (M) then moves in the opposite direction (b) to the first direction (a) to evacuate the concentrate (S) from the pressure exchange unit (3).
  • the pressure exchange unit (3) comprises a rotary valve (7) for the alternative admission of the concentrate (S) into the pressure exchange unit (3).
  • the rotary valve (7) (FIGS. 2a and 2b) comprises an intake pipe (si ') connected to or merged with the inlet pipe of the concentrate (si), an exhaust pipe (s2') connected or confused with the exhaust pipe of the concentrate (s2) and a rotary device (71) in turn making it possible to seal the intake (if ') and exhaust (s2') pipes of the rotary valve (7). ).
  • the intake (si ') and exhaust (s2') pipes communicate with a chamber internal to the rotary valve (7), which is in fluid communication with the inside of the cylinder (31) of the unit. pressure exchange (3).
  • the movable interface (M) moves in the cylinder (31). ) in the direction (a) and compresses the fluid to be treated (F).
  • the rotary device (71) closes the intake pipe of the concentrate (si ') and opens, sequentially, the exhaust pipe of the concentrate (s2 ').
  • the opening of the exhaust pipe (s2 ') is successive to the complete closure of the intake pipe (si') so as to limit, and preferably completely avoid, pressure losses.
  • the pressure of the concentrate (S) in the pressure exchange unit (3) then drops to a pressure (P5) lower than the inlet pressure of the fluid to be treated (P4).
  • the pressure of the fluid to be treated (F) induces the displacement of the mobile interface (M) in the opposite direction (b) until the rotary device (71) again opens the inlet pipe of the concentrate (if ') and closes the exhaust pipe of the concentrate (s2'), sequentially.
  • the opening of the intake duct (si ') follows the complete closure of the exhaust duct (s2').
  • the opening of the inlet pipe of the concentrate (si ') makes it possible to compensate the pressure exerted by the flow of fluid to be treated (F) on the mobile interface (M) and to reverse again the movement of this mobile interface (M) in the direction (a) of the compression of the fluid to be treated (F).
  • the rotary valve (7) comprises an inner surface (72) perforated with at least two orifices coinciding with the inlet ducts of the concentrate (si ') and exhaust concentrate (s2').
  • the rotary valve (7) further comprises a rotary device (71) comprising a sealing surface (73) complementary to the inner surface (72). This sealing surface is used to seal alternately between the intake (si) and exhaust (s2).
  • the rotary device (71) is attached to an axis of rotation (A) driven by a motor.
  • the engine can be of any kind, and selected for example from electric motors, explosion, or powered by an alternative energy.
  • the opening arranged in the inner surface (72) and coinciding with the intake duct (si ') may be provided with a circular sealing ring (74) movable in translation along the longitudinal axis of the duct ( if '), so as to come into contact with the sealing surface (73) of the rotary device (71) when in front of the pipe (si').
  • the sealing ring (74) may in particular be inserted into a flare, or a shoulder, of the pipe (si ') and have an inner face (74a) to the pipe, and an outer face (74b) to the pipe.
  • the inner face (74a) is preferably perpendicular to the inlet flow of the concentrate (S) so as to receive the thrust due to the flow of the concentrate (S) when the conduit is closed by the rotary device (71).
  • the outer surface (74b) of the sealing ring (74) thus comes into contact with the sealing surface (73) of the rotary device (71) and establishes the seal.
  • a similar seal ring may also be used at the exhaust line (s2 ').
  • the inner surface (72) and the sealing surface (73) are preferably both flat and parallel.
  • the axis of rotation (A) of the rotary device (73) is then perpendicular to these two surfaces (72) and (73).
  • Other geometries can nevertheless be used depending on the specific needs of the installation.
  • the inner surface (72) may for example be conical, and the sealing surface (73) define a complementary cone set in the inner surface (72).
  • the two inner surfaces (72) and shutter surfaces (73) may alternatively be concave or convex without this modifying the principle of the rotary valve (7).
  • the two inner surfaces (72) and shutter (73) are preferably flat. They are also preferably oriented so that the axis of rotation (A) is orthogonal to the longitudinal axis of the cylinder (31) of the pressure exchange unit (3).
  • the sealing surface (73) of the rotary device (71) allows the alternative and exclusive sealing of the intake (if ') and exhaust (s2') pipes.
  • the sealing surface (73) covers a portion of the inner surface (72) varying with the rotation of the rotary device.
  • the closure surface (73) can in particular take the form of a half-circle allowing at least one of its angular positions to simultaneously close off two intake (if ') and exhaust (s2') ducts.
  • the sealing surface (73) can comprise various complementary shapes of the orifices coinciding with the intake (if ') and exhaust (s2') ducts.
  • the rotary valve (7) is mounted in fluid communication with the inside of the cylinder (31) in which the mobile interface (M) slides.
  • the outer wall (75) of the rotary valve may in particular be contiguous or confused with the wall of the cylinder (31) with which it is associated, in such a way that the fluids admitted via the intake pipe (si ') enter directly into the cylinder chamber.
  • the rotary valve (7) can be connected to the cylinder (31) by conduits for the exchange of fluids between the cylinder (31) and the rotary valve (7).
  • the rotary valve (7) shares with the cylinder (31) a common wall, in which one or more passages are arranged so as to allow fluid exchanges between the rotary valve (7) and the cylinder (31). .
  • the angular position of the rotary device (71) may be subject to the position of the mobile interface (M).
  • one or more of the positions of the mobile interface (M), as determined by the position sensors, may be calibrated to coincide with one or more given angular positions of the rotary device (71).
  • the installation (1) of the present invention further comprises at least one safety valve (6).
  • the safety valve (6) is positioned on a pipe connecting the inlet pipe of the concentrate (si) to the transfer pipe of the pressurized fluid to be treated leaving the corresponding pressure exchange unit. (F4). It is closed in normal operation, partitioning the two fluid circuits to be treated (F) and concentrate (S). In the event of a sudden increase of the pressure (P2) in the concentrate inlet pipe (si), the safety valve (6) opens and allows the overpressure of the inlet pipe of the concentrate to be evacuated. (if) by the transfer line (f4).
  • each pressure exchange unit (3) of the installation (1) can be provided with a safety valve (6) positioned between its concentrate inlet pipe (si ') and the transfer pipe ( f4) corresponding.
  • the installation (1) of the present invention is designed to allow the regulation of fluid flows so that the mobile interface (M) oscillates between two optimal positions without reaching the extreme positions.
  • the rotary valve (7) represents a first element for regulating the movement of the mobile interface (M).
  • the rotary valve (7) represents a flow control means of concentrate (S) entering the pressure exchange unit (3).
  • the angular position of the rotary device (71) determines the position of the mobile interface (M).
  • the movement of the mobile interface (M) according to the angular position of the rotary device (71) is illustrated in Figures 4a, 4b, 4c and 4d.
  • the mobile interface (M) oscillates between a first optimal position (H) and a second optimal position (B).
  • the movement of the mobile interface (M) from the second optimal position (B) to the first optimal position corresponds to the compression phase of the fluid to be treated (F).
  • the reverse movement corresponds to the escape phase of the concentrate (S). In the compression phase of the liquid to be treated, the inlet pipe of the concentrate (si) opens.
  • the concentrate inlet flow (S) initiates movement of the movable interface (M) from the second optimum position (B) to an intermediate position in the cylinder (31).
  • This intermediate position corresponds to a maximum displacement speed of the mobile interface (M). It may also correspond to the maximum opening of the concentrate intake pipe (si '), as shown in FIG. 4d.
  • the rotary device (71) continues to rotate so that the sealing surface (73) conceals the concentrate inlet duct (si '). In this way, the moving speed of the mobile interface (M) in the cylinder (31) decreases to zero at the first optimum position (H). This position is shown in Figure 4a. Simultaneously, the exhaust pipe of the concentrate (s2 ') opens, and allows to reduce the pressure exerted by the concentrate on the mobile interface (M).
  • the movement is then reversed, the mobile interface (M) being pushed by the flow of fluid to be treated which enters the cylinder (31) by the fluid inlet duct to be treated low pressure (f3).
  • the moving interface (M) returns to the second optimum position (B) through an intermediate position, which may correspond to the maximum opening of the exhaust duct of the concentrate (s2 '), as shown in Figure 4b.
  • the speed of displacement of the mobile interface (M) in the cylinder (31) slows down due to the closure of the exhaust duct of the concentrate (s2 ') and the successive opening of the inlet duct of the concentrate (if' ), the concentrate flow (S) entering the pressure exchange unit (3) then increases until the movement of the mobile interface (M) is reversed at its second optimum position (B). ).
  • the rotary device (71) is a first means for regulating the movement of the mobile interface (M) in the cylinder (31).
  • the speed of rotation of the rotary device (71) makes it possible to regulate the speed of displacement of the mobile interface (M) in the cylinder (31) as a function of the overall flow rate of the concentrate (S) at the level of the concentrate intake duct (si).
  • the flow is then distributed between the pressure exchange units at a higher frequency.
  • the control valve (5) represents a second means of regulating the movement of the mobile interface (M) in the cylinder (31).
  • the control valve (5) regulates the flow of fluid to be treated entering the pressure exchange unit (3).
  • the control valve (5) can be activated when the mobile interface (M) joins one or the other of the first (H) and second (B) optimal positions, or the first ( ⁇ ') and second ( ⁇ ') extreme positions.
  • a particular object of the present invention is a rotary valve (7) comprising an outer wall (75), an inner wall (76) delimiting an internal chamber (78), an inner surface (72), a rotary device (71) comprising a closure surface (73) parallel to the inner surface (72), and an axis of rotation (A) driving the rotary device (71).
  • the inner surface (72) is provided with at least two openings opening towards the outside of the rotary valve (7).
  • One of the orifices (si ') allows the admission of a fluid, the other orifice (s2') allows the escape of this fluid.
  • the inner surface (72) is preferably planar.
  • One or more of the intake (if ') and exhaust (s2') ports may be provided with a sealing ring (74).
  • the plant (1) of the present invention preferably comprises a plurality of pressure exchange units (3), each containing:
  • a rotary valve (7) with a concentrate inlet pipe (si ') and a concentrate exhaust pipe (s2'), the rotary valve (7) being in fluid communication with a cylinder (31),
  • a cylinder (31) connected to the fluid network to be treated (F) as indicated above, in which a mobile interface (M) allows the exchange of pressures,
  • a means for determining the position of the mobile interface such as a positioning rule (R)
  • control valve which is subject to this means for determining the position of the mobile interface (M), and optionally a safety valve (6).
  • the rotary valves (7) of the pressure exchange units (3) are centered on the same axis (A).
  • the rotary devices (71) of these rotary valves (7) therefore rotate at the same speed and close off the intake (if ') and exhaust (s2') ducts relating to the same frequency.
  • each of the rotary valves (7) is driven by a dedicated motor.
  • the rotational speed of the rotary devices (71) can then be adjusted individually. Modulating the rotational speed of the rotary devices (71) individually makes it possible to regulate the position of the mobile interface (M) of a pressure exchange unit (3) as a function of the flow of fluid entering this exchange unit pressure (3).
  • the rotational speed of a rotary device (3) may be uniform over one or more turns. Alternatively, the rotational speed of a rotating device (3) may be non-uniform over an angle of 360 °. As needed, the opening and / or closing periods of the intake (if ') and exhaust (s2') pipes can be modulated instantaneously by slowing down the angular velocity of the rotary device (71).
  • the angular velocity of each rotary device (71) can be modulated in a predefined manner.
  • the shut-off time of the intake (if ') and exhaust (s2') pipes can be predetermined by adjusting in advance the angular velocity of the rotary device (71) when located in front of one of the intake lines (if ') or exhaust (s2').
  • the angular velocity of a rotary device (71) can be modulated instantaneously according to the data relating to the position of the mobile interface (M) in the cylinder (31).
  • each of the motors driving a rotary device (71) may be subject to at least one means for determining the position of the corresponding mobile interface (M).
  • the angular position of the rotary devices (71) is preferably different for each of the rotary devices (71) of the installation (1).
  • the relative angular position of the rotary devices (3) is adapted so that the total intake surface, resulting from the sum of the surfaces of the inlet ducts (if ') of the concentrate not closed by the rotary devices (71) are constant, or substantially constant.
  • the installation (1) can contain 3 pressure exchange units (3), and the instantaneous angular positions of the rotary devices (71) can each be shifted by an angle of about 120 °.
  • the plant (1) may contain 4 pressure exchange units (3), and the instantaneous angular positions of the rotary devices (71) may each be offset by an angle of about 90 °.
  • the present invention includes a method of regulating the stroke of one or more movable interfaces (M) in their respective cylinders (31).
  • the method comprises in particular the regulation of the angular velocity of the rotary devices (71) as a function of the flow rate of the fluid admitted by the rotary valve (7).
  • the angular velocity of the rotary devices (71) can be determined as a function of the total flow rate of fluid entering all the pressure exchange units (3). In this case a uniform and equal angular velocity for all rotating devices (71) can be adopted.
  • the angular velocity of each rotary device (71) can be individually regulated as a function of the flow rate of fluid entering the corresponding rotary valve (7).
  • the regulation of the angular velocity of one or all of the rotary devices (71) can be done according to the data relating to the position of one or more mobile interfaces (M) of the installation (1) , and collected by at least one mobile interface position sensor (M)
  • the method of the present invention further comprises controlling the input flow rate of the fluid to be treated (F) in the pressure exchange units (3).
  • the regulation of the fluid flow to be treated (F) is effected by means of a control valve (5) as a function of the position of one or more of the mobile interfaces (M) of the installation (1).
  • the regulation of the fluid flow to be treated (F) is carried out individually for each of the pressure exchange units (3) of the installation (1).
  • the angular velocity of the rotary devices (71) is regulated as a function of the total flow rate entering the pressure exchange units (3), and the flow rate of the fluid to be treated (F) is regulated individually for compensate for possible differences between the pressure exchange units (3).
  • each rotary device (71) is regulated individually, as a function of the flow rate of fluid entering the corresponding pressure exchange unit (3), and the flow rate of the fluid to be treated ( F) entering the pressure exchange unit (3) is also regulated individually.
  • This configuration offers more than means for controlling the position and speed of the mobile interface (M) of each pressure exchange unit (3).

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Abstract

Installation de traitement de fluides par osmose inverse comprenant: un module de filtration (2), une pompe (4), et au moins une unité d'échange de pression (3) avec une interface mobile (M) se déplaçant librement en fonction des flux de fluide transitant dans un cylindre (31). L'unité d'échange de pression (3) comporte un moyen de détection de la position de l'interface mobile (M), une vanne de régulation (5) positionnée sur une conduite d'admission du fluide à traiter basse pression (f3), et une vanne rotative (7) en communication fluidique avec le cylindre (31), où ladite vanne rotative (7) comprend une conduite d'admission (si') connectée à la conduite d'admission de concentrât (si) et une conduite d'échappement (s2') connectée à la conduite d'échappement de concentrât (s2), et où l'une ou plusieurs des vanne de régulation (5) et vanne rotative (7) est assujettie au moyen de détection de la position de l'interface mobile (M).

Description

FURTHER INFORMATION CONTINUED FROM PCT/ISA/ 210
This International Searching Authority found multiple inventions or groups of inventions in this international application, as follows:
1. Claims: 1-4, 6-12, 16, 17, 19, 20
Methods and kits for the détection of cellular réservoirs of cells infected with a mammalian immunodeficiency virus, based on the détection of lymphocyte cells expressing differentiation marker CD89 on the cell surface, and the uses thereof.
2. Claim: 5
Lymphocyte cells expressing differentiation marker CD89 on the cell surface and comprising, in the nuclear deoxyribonucleic acid thereof, the genetically modified génome of a mammalian immunodeficiency virus.
3. Claims: 13-15
Multi-specific antibodies that recognise an epitope of the marker CD89 and a characteristic marker of lymphocyte cells.
4. Claims: 18, 21 , 22
Composition comprising an antibody as defined in any of claims 13 to 15 and a combination of anti-retroviral agents, and the uses thereof
Forai PCT ISA/210 (extra sheet) (January 2015) une pompe permettant de compresser les fluides à traiter avant leur admission dans le module de filtration,
au moins une unité d'échange de pression, permettant de récupérer une partie de l'énergie nécessaire à la compression des fluides à traiter.
Une unité d'échange de pression selon l'invention comprend un cylindre et une interface mobile pouvant se déplacer librement dans ce cylindre. Une interface mobile peut être un piston, avec ou sans tige. L'interface mobile de la présente invention est de préférence un piston muni d'une tige, où la tige du piston est située du côté de l'admission dans le cylindre du fluide à traiter. Le piston est de préférence celui décrit dans la demande de brevet WO2013061229. Cependant d'autres systèmes peuvent être envisagés.
L'interface mobile est connectée à une conduite d'admission de fluide à traiter basse pression et à une conduite de transfert de ce fluide à traiter, pressurisé grâce à l'échange de pression. L'unité d'échange de pression est en outre connectée à une conduite d'admission de concentrât, issue du module de filtration, et à une conduite d'échappement de ce concentrât, qui permet d'évacuer le concentrât après l'échange de pression.
L'unité d'échange de pression selon l'invention comporte un moyen de détection de la position de l'interface mobile. En particulier, le moyen de détection de la position de l'interface mobile peut comprendre une règle de positionnement, fixe, associée à un élément solidaire de l'interface mobile. Un tel élément solidaire de l'interface mobile peut être par exemple un aimant, qui en glissant le long de la règle de positionnement permet de déterminer la position de l'interface mobile. D'autres moyens de détection de la position de l'interface mobile peuvent être envisagés. Dans un mode de fonctionnement particulier, le moyen de détection de la position de l'interface mobile peut déterminer une ou plusieurs positions limite de l'interface mobile.
Une unité d'échange de pression selon l'invention comporte une vanne de régulation, permettant de réguler le flux de fluide à traiter admis dans l'unité d'échange de pression. La vanne de régulation est positionnée sur une conduite d'admission du fluide à traiter basse pression.
Une unité d'échange de pression selon l'invention comprend en outre une vanne rotative, permettant de réguler le flux de concentrât, issu du module de filtration, admis dans l'unité d'échange de pression. La régulation du flux, lorsqu'elle est associée à une unité d'échange de pression, doit être ici comprise comme l'admission d'une fraction plus ou moins grande du flux de concentrât global, issu du module de filtration dans cette unité d'échange de pression. Ainsi, réguler le flux de concentrât entrant dans une unité d'échange de pression revient à admettre une proportion du flux global variant entre zéro et la totalité du flux global. Il est à noter que le flux global de concentrât, issu du module de filtration est réparti sur plusieurs unités d'échange de pression, comme il sera détaillé plus loin.
La vanne rotative comprend à cet effet une conduite d'admission, connectée ou confondue, à la conduite d'admission de concentrât, et une conduite d'échappement, connectée ou confondue, à la conduite d'échappement de concentrât. Une vanne rotative est en communication fluidique avec l'intérieur du cylindre de l'unité d'échange de pression correspondante. Elle comprend un dispositif rotatif entraîné par un axe de rotation perpendiculaire à l'axe longitudinal du cylindre correspondant. Le dispositif rotatif permet d'obturer alternativement les conduites d'admission et d'échappement du concentrât. A cet effet, la vanne rotative comprend une surface interne, où débouchent les conduites d'admission et d'échappement du concentrât, et le dispositif rotatif présente une surface d'obturation coopérant avec la surface interne, permettant d'obturer séquentiellement les conduites d'admission et d'échappement de concentrât. La surface interne est de préférence une surface plane, et la surface d'obturation est également une surface plane parallèle à la surface interne. Les surfaces interne et d'obturation sont alors perpendiculaires à l'axe de rotation qui entraine le dispositif rotatif. La conduite d'admission de concentrât peut être munie d'une bague d'étanchéité. Une bague d'étanchéité est de préférence enchâssée dans un épaulement de la conduite correspondante de manière à rester mobile en translation selon l'axe longitudinal de la conduite. La conduite d'échappement peut également être munie d'une telle bague d'étanchéité. Au sein d'une unité d'échange de pression, la vanne de régulation et la vanne rotative peuvent être chacune assujettie au moyen de détection de la position de l'interface mobile, de manière à permettre une régulation de l'un, ou des deux, flux de concentrât et de fluide à traiter au sein de l'unité d'échange de pression.
L'installation selon la présente invention contient de préférence plus d'une unité d'échange de pression. Elle peut contenir par exemple deux ou trois, ou quatre, ou plus d'unités d'échange de pression. Dans ce cas, le dispositif de chacune des unités d'échange de pression est de préférence entraîné par un moteur individuel, qui lui est exclusivement dédié. Dans un tel arrangement, l'ensemble du flux global de concentrât, issu du module de filtration, est réparti dans chacune des unités d'échange de pression dans des proportions variables.
L'installation contient en outre au moins un clapet de sécurité automatiquement activé en cas de surpression. Le clapet de sécurité peut notamment être positionné sur une conduite reliant la conduite d'admission du concentrât dans une unité d'échange de pression à la conduite de transfert du fluide à traiter pressurisé sortant de l'unité d'échange de pression correspondante.
La vanne rotative fait également en soi partie de l'invention. Elle permet de réguler le débit d'un fluide entrant par une conduite d'admission et sortant par une conduite d'échappement. Pour ce faire, la vanne rotative comprend au moins une conduite d'admission et au moins une conduite d'échappement de fluide qui débouchent sur une surface interne, de préférence plane, et un dispositif rotatif comprenant une surface d'obturation parallèle à ladite surface interne. Grâce à cette configuration, la vanne rotative est compacte. De plus, étant disposée de manière à ce que l'axe d'entraînement du dispositif rotatif soit perpendiculaire à l'axe longitudinal du cylindre, la vanne rotative permet un moindre encombrement de l'installation. La vanne rotative est avantageusement équipée d'une ou plusieurs bagues d'étanchéités mobiles en translation dans les conduites d'admission de fluide et optionnellement d'échappement de fluide. Ces bagues d'étanchéités étant mobiles en translation selon l'axe longitudinal de la conduite correspondante, elles viennent au contact du dispositif rotatif lorsqu'il passe devant la conduite correspondante, et permettent un rattrapage d'usure automatique. Une bague d'étanchéité peut être insérée dans un évasement ou un épaulement de la conduite correspondante. Elle comprend de préférence une surface interne à la conduite et une surface externe à la conduite, qui sont toutes deux perpendiculaires à l'axe longitudinal de la conduite correspondante.
La présente invention a également pour objet une méthode de régulation de la position d'une ou plusieurs interfaces mobiles, appartenant chacune à une unité d'échange de pression, où chacune des interfaces mobiles sépare un premier fluide d'un second fluide et oscille librement dans un cylindre en fonction de la différence de pression exercée par les premier et second fluides de part et d'autre de l'interface mobile. Selon la méthode de la présente invention, le débit d'entrée de l'un ou plusieurs des premier et second fluides est régulé en fonction de la position d'au moins une des interfaces mobiles. Notamment, le débit d'entrée du premier fluide dans chacun des cylindres peut être régulé par une vanne rotative, comprenant un dispositif rotatif permettant de fermer et d'ouvrir séquentiellement les conduites d'admission et d'échappement du premier fluide. La position angulaire et/ou la vitesse angulaire d'un dispositif rotatif peut être assujetti à un moyen de détection de la position d'une interface mobile.
Alternativement ou en sus, le débit d'entrée du second fluide peut être régulé par au moins une vanne de régulation positionnée sur une conduite d'admission du second fluide. La vanne de régulation peut être activée par impulsions électriques. Une vanne de régulation est avantageusement assujettie à un moyen de détection de la position d'une interface mobile.
La position d'une interface mobile selon la présente méthode peut être déterminée par un élément solidaire de l'interface mobile et coopérant avec une règle de positionnement externe au cylindre correspondant. Selon la méthode de la présente invention, la position de plusieurs interfaces mobiles dans leur cylindre respectif est régulée par autant de vannes rotatives telles que décrites ici. De préférence leur vitesse angulaire et/ou leur position angulaire est individuellement contrôlée pour réguler le débit d'entrée du premier fluide. La vitesse angulaire d'un dispositif rotatif peut être uniforme ou non-uniforme sur un angle de rotation de 360°. Le débit d'entrée du second fluide est individuellement contrôlé par autant de vannes de régulation.
Le fluide à traiter mentionné ici peut être n'importe quel fluide pouvant faire l'objet d'une osmose inverse. En particulier, un fluide à traiter peut être un liquide comprenant au moins un soluté en concentration variable. Les fluides à traiter incluent les liquides aqueux ou organiques. Un fluide à traiter peut par exemple être de l'eau de mer à dessaler, ou un liquide alimentaire provenant d'une source naturelle ou non naturelle. Le fluide à traiter correspond au second fluide évoqué plus haut.
Le concentrât, tel qu'exposé ici, est le fluide concentré en soluté résultant de la filtration. Il est séparé du fluide traité, et est recyclé dans l'installation pour permettre l'échange de pression avec le fluide à traiter. Le concentrât correspond ici au premier fluide évoqué plus haut.
Brève description des dessins
Figure 1 : schéma global de l'installation selon l'invention
Figure 2a, 2b : schéma de fonctionnement de la vanne rotative et du cylindre d'une unité d'échange de pression
Figure 3a : Schéma de la bague d'étanchéité en position ouverte Figure 3b : schéma de la bague d'étanchéité en position fermée
Figures 4a, 4b, 4c, 4d : position angulaire du dispositif rotatif en fonction de la position de l'interface mobile (M)
Figure 5 : position angulaire relative des dispositifs rotatifs de trois unités d'échange de pression.
Description détaillée de l'invention
L'objet de la présente invention est l'installation (1), telle que représentée dans la figure 1. Elle comprend un module de filtration (2), alimenté en fluide à traiter par une conduite d'admission de fluide à traiter haute pression (fl) et une conduite de sortie du fluide traité (f2). Le fluide à traiter (F) alimente le module de filtration (2) après avoir été mis sous pression par une pompe (4) de telle manière que sa pression (PI) à l'entrée du module de filtration (2) soit supérieure à la pression osmotique (Po) du fluide à traiter (F). Le module de filtration (2) comprend en outre une conduite (si) de collecte du concentrât (S) résultant de la filtration du fluide (F). La conduite (si) mène le concentrât (S) vers une ou plusieurs unités d'échange de pression (3) à une pression (P2).
L'installation (1) de la présente invention comprend un moyen de déterminer la position de l'interface mobile (M), tel qu'un ou plusieurs capteurs de position. Tout type de capteur de position peut être envisagé, tel que des capteurs de position mécanique, électrique, électromagnétique, magnétique, ou optique. Selon la nature des capteurs de position, la position de l'interface mobile (M) peut être déterminée par contact, ou sans contact. Selon la nature des capteurs de position, une ou plusieurs positions terminales, ou bien les positions instantanées, de l'interface mobile (M) peuvent être déterminées. La direction du mouvement de l'interface mobile (M) peut également être déterminée, ainsi que sa vitesse de déplacement. Les capteurs de position peuvent exploiter des effets tels que l'effet Hall, ou l'effet Doppler.
Les capteurs de position peuvent déterminer directement la position de l'interface mobile (M). Alternativement, les capteurs de position peuvent déterminer la position d'un élément fixé à l'interface mobile (M).
Dans une configuration particulière de l'installation (1), une règle de positionnement (R) extérieure au cylindre (31), coopère avec un élément repère (C), mobile, dont le mouvement reflète le mouvement de l'interface mobile (M) dans le cylindre (31). Le repère en question peut être un élément électromagnétique, tel qu'un aimant, coopérant avec un récepteur électromagnétique de la règle de positionnement. La règle de positionnement permet de préférence de déterminer la position instantanée de l'interface mobile (M). Alternativement, la règle de positionnement permet de déterminer la position de l'interface mobile (M) lorsqu'elle atteint l'une ou plusieurs de ses positions limites.
L'installation (1) de la présente invention comprend en outre une vanne de régulation (5). La vanne de régulation (5) est de préférence positionnée sur une conduite d'admission de fluide à traiter basse pression (f3). La vanne de régulation (5) permet de réguler le débit du fluide à traiter (F) entrant dans la chambre du cylindre (31) en obturant partiellement la conduite d'admission du fluide à traiter dans ce cylindre (31). La vanne de régulation (5) est assujettie à la position de l'interface mobile (M), grâce aux données mesurées par le ou les capteurs de positions associés. Elle permet ainsi de réguler le débit de fluide à traiter (F) dans la chambre du cylindre (31) en fonction de la position de l'interface mobile (M) correspondante. La vanne de régulation (5) est de préférence activée par impulsions électriques. La durée de l'impulsion électrique peut être calibrée par défaut, de telle manière qu'à chaque impulsion, la vanne de régulation (5) bouge d'un angle donné ou d'une distance donnée. Alternativement, la durée de l'impulsion électrique peut être modulable, de telle manière que la vanne de régulation (5) bouge d'un angle ou d'une distance proportionnelle à la durée de l'impulsion électrique. L'impulsion électrique est déclenchée lorsque l'interface mobile (M) atteint une position donnée prédéterminée et mesurée par un ou plusieurs des capteurs de position associés.
L'installation (1) comprend une ou plusieurs unités d'échange de pression (3). Une unité d'échange de pression (3) est alimentée en fluide à traiter (F) à une pression (P3) par l'intermédiaire d'une conduite d'admission de fluide à traiter basse pression (f3). A la sortie de l'unité d'échange de pression (3), une conduite de transfert du fluide à traiter pressurisé (f4) mène le fluide à traiter (F) à une pression (P4) jusqu'à rejoindre la conduite d'admission de fluide à traiter haute pression (fl). De cette manière une partie du fluide à traiter (F) est compressée par l'unité d'échange de pression (3) et rejoint le flux d'admission du fluide à traiter haute pression dans le module de filtration (2), allégeant d'autant les besoins énergétiques de la pompe (4).
La compression du fluide à traiter de la pression (P3) à la pression (P4) à travers l'unité d'échange de pression (3) s'opère grâce au débit du concentrât (S) admis dans l'unité d'échange de pression (3) par la conduite (si). L'interface mobile (M), au sein de l'unité d'échange de pression (3), permet de comprimer le fluide à traiter (F) grâce à la pression exercée par le flux de concentrât (S) admis dans l'unité d'échange de pression (3). Lors de cet échange de pression depuis le concentrât (S) vers le fluide à traiter (F), les fluides (F) et (S) restent séparés l'un de l'autre par l'interface mobile (M). L'échange de pression étant effectué, le concentrât (S) est évacué de l'unité d'échange de pression (3) par une conduite d'échappement de concentrât (s2).
L'interface mobile (M) désigne un élément de séparation des fluides, notamment du fluide à traiter (F) par rapport au concentrât (S), pouvant bouger librement grâce à la différence de pression exercée par les fluides de part et d'autre de l'interface mobile (M). L'interface mobile (M) est avantageusement un piston coulissant librement dans un cylindre (31). Les surfaces de chacune des faces opposées de l'interface mobile peuvent être différentes, et permettre ainsi d'optimiser les forces exercées par les fluides en contact avec ces surfaces. D'autres systèmes d'échange de pression comportant une interface mobile peuvent également être envisagés.
L'interface mobile (M) se déplace dans une première direction (a) dans sa phase de compression, compressant le fluide à traiter (F) d'une faible pression (P3) à une pression (P4) plus élevée.
L'interface mobile (M) se déplace ensuite dans la direction opposée (b) à la première direction (a) pour évacuer le concentrât (S) de l'unité d'échange de pression (3).
L'unité d'échange de pression (3) comprend une vanne rotative (7) permettant l'admission alternative du concentrât (S) dans l'unité d'échange de pression (3). La vanne rotative (7) (figures 2a et 2b) comprend à cet effet une conduite d'admission (si ') connectée ou confondue à la conduite d'admission du concentrât (si), une conduite d'échappement (s2') connectée ou confondue à la conduite d'échappement du concentrât (s2) et un dispositif rotatif (71) permettant tour à tour d'obturer les conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2') de la vanne rotative (7). Les conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2') communiquent avec une chambre interne à la vanne rotative (7), laquelle est en communication fluidique avec l'intérieur du cylindre (31) de l'unité d'échange de pression (3).
Lorsque le concentrât (S) est admis dans l'unité d'échange de pression (3) grâce à l'ouverture de la conduite d'admission (si '), l'interface mobile (M) se déplace dans le cylindre (31) dans la direction (a) et compresse le fluide à traiter (F). Dans son mouvement de rotation, le dispositif rotatif (71) obture la conduite d'admission du concentrât (si ') et ouvre, séquentiellement, la conduite d'échappement du concentrât (s2'). Il est à noter que l'ouverture de la conduite d'échappement (s2') est successive à la fermeture complète de la conduite d'admission (si') de manière à limiter, et de préférence éviter totalement, les pertes de charge. La pression du concentrât (S) dans l'unité d'échange de pression (3) chute alors à une pression (P5) inférieure à la pression d'admission du fluide à traiter (P4). La pression du fluide à traiter (F) induit le déplacement de l'interface mobile (M) dans le sens inverse (b) jusqu'à ce que le dispositif rotatif (71) ouvre à nouveau la conduite d'admission du concentrât (si ') et referme la conduite d'échappement du concentrât (s2'), séquentiellement. Il est à noter que l'ouverture de la conduite d'admission (si ') succède à la fermeture complète de la conduite d'échappement (s2'). A ce stade, l'ouverture de la conduite d'admission du concentrât (si ') permet de compenser la pression exercée par le flux de fluide à traiter (F) sur l'interface mobile (M) et d'inverser à nouveau le mouvement de cette interface mobile (M) dans le sens (a) de la compression du fluide à traiter (F).
La vanne rotative (7) selon la présente invention comporte une surface interne (72) ajourée d'au moins deux orifices coïncidant avec les conduites d'admission du concentrât (si ') et d'échappement du concentrât (s2'). La vanne rotative (7) comporte en outre un dispositif rotatif (71) comprenant une surface d'obturation (73) complémentaire de la surface interne (72). Cette surface d'obturation permet d'obturer alternativement l'une et l'autre des conduites d'admission (si) et d'échappement (s2). Le dispositif rotatif (71) est fixé à un axe de rotation (A) entraîné par un moteur. Le moteur peut être de toute nature, et sélectionné par exemple parmi les moteurs électrique, à explosion, ou fonctionnant grâce à une énergie alternative.
L'ouverture aménagée dans la surface interne (72) et coïncidant avec la conduite d'admission (si ') peut être munie d'une bague d'étanchéité (74) circulaire et mobile en translation selon l'axe longitudinal de la conduite (si '), de manière à venir au contact de la surface d'obturation (73) du dispositif rotatif (71) lorsqu'il est en face de la conduite (si ').
La bague d'étanchéité (74) peut être notamment insérée dans un évasement, ou un épaulement, de la conduite (si ') et présenter une face interne (74a) à la conduite, et une face externe (74b) à la conduite. La face interne (74a) est de préférence perpendiculaire au flux d'admission du concentrât (S) de manière à recevoir la poussée due au flux du concentrât (S) lorsque le conduit est obturé par le dispositif rotatif (71). La surface externe (74b) de la bague d'étanchéité (74) vient ainsi au contact de la surface d'obturation (73) du dispositif rotatif (71) et établit l'étanchéité. Lorsque la surface d'obturation (73) du dispositif rotatif (71) libère la conduite d'admission (si ') lors de sa rotation, le flux entrant dans la vanne (7) par l'ouverture ainsi aménagée repousse la bague d'étanchéité (74) à l'intérieur de la conduite d'admission du concentrât (si '). La bague d'étanchéité (74) se trouve ainsi escamotée dans la conduite et en retrait du dispositif rotatif (71). La bague d'étanchéité (74) permet ainsi un rattrapage d'usure automatique. Du fait de sa mobilité sous l'influence de la pression de la conduite d'admission (si '), elle vient au contact de la surface d'obturation (73) du dispositif rotatif (71) quel que soit son degré d'usure.
Une bague d'étanchéité semblable peut également être utilisée au niveau de la conduite d'échappement (s2'). La surface interne (72) et la surface d'obturation (73) sont de préférence toutes deux planes et parallèles. L'axe de rotation (A) du dispositif rotatif (73) est alors perpendiculaire à ces deux surfaces (72) et (73). D'autres géométries peuvent néanmoins être utilisées en fonction des besoins spécifiques de l'installation. La surface interne (72) peut par exemple être conique, et la surface d'obturation (73) définir un cône complémentaire enchâssé dans la surface interne (72). Les deux surfaces interne (72) et d'obturation (73) peuvent alternativement être concaves ou convexe sans que cela ne modifie le principe le de la vanne rotative (7).
Cependant, de manière à optimiser l'encombrement de la vanne rotative (7) les deux surfaces interne (72) et d'obturation (73) sont de préférence planes. Elles sont en outre préférentiellement orientées de telle manière que l'axe de rotation (A) soit orthogonal à l'axe longitudinal du cylindre (31) de l'unité d'échange de pression (3).
La surface d'obturation (73) du dispositif rotatif (71) permet l'obturation alternative et exclusive des conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2'). A cet effet, la surface d'obturation (73) recouvre une portion de la surface interne (72) variant avec la rotation du dispositif rotatif. La surface d'obturation (73) peut notamment prendre la forme d'un demi- cercle permettant à au moins une de ses positions angulaires d'obturer simultanément des deux conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2')
La surface d'obturation (73) peut à cet effet comprendre des formes variées complémentaires des orifices coïncidant avec les conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2'). La vanne rotative (7) est montée en communication fluidique avec l'intérieur du cylindre (31) dans lequel coulisse l'interface mobile (M). La paroi externe (75) de la vanne rotative peut être notamment contigue ou confondue à la paroi du cylindre (31) auquel elle est associée, de telle façon que les fluides admis par la conduite d'admission (si ') entrent directement dans la chambre du cylindre. Alternativement, la vanne rotative (7) peut être connectée au cylindre (31) par des conduites permettant les échanges de fluides entre le cylindre (31) et la vanne rotative (7).
Dans une configuration alternative, la vanne rotative (7) partage avec le cylindre (31) une paroi commune, dans laquelle un ou plusieurs passages sont aménagés de manière à permettre les échanges fluidiques entre la vanne rotative (7) et le cylindre (31).
La position angulaire du dispositif rotatif (71) peut être assujettie à la position de l'interface mobile (M). Notamment, une ou plusieurs des positions de l'interface mobile (M), telles que déterminées par les capteurs de position, peuvent être calibrées pour coïncider avec une ou plusieurs positions angulaires données du dispositif rotatif (71).
L'installation (1) de la présente invention comprend en outre au moins un clapet de sécurité (6). Le clapet de sécurité (6) est positionné sur une conduite reliant la conduite d'admission du concentrât (si) à la conduite transfert du fluide à traiter pressurisé sortant de l'unité d'échange de pression correspondante. (f4). Il est fermé en fonctionnement normal, cloisonnant les deux circuits de fluide à traiter (F) et de concentrât (S). En cas d'une brusque augmentation de la pression (P2) dans la conduite d'admission du concentrât (si), le clapet de sécurité (6) s'ouvre et permet d'évacuer la surpression de la conduite d'admission du concentrât (si) par la conduite de transfert (f4).
Alternativement, chaque unité d'échange de pression (3) de l'installation (1) peut être munie d'un clapet de sécurité (6) positionné entre sa conduite d'admission de concentrât (si ') et la conduite de transfert (f4) correspondante.
L'installation (1) de la présente invention est conçue pour permettre la régulation des flux des fluides de manière à ce que l'interface mobile (M) oscille entre deux positions optimales sans atteindre les positions extrêmes. La vanne rotative (7) représente un premier élément de régulation du mouvement de l'interface mobile (M). Notamment, la vanne rotative (7) représente un moyen de régulation du flux de concentrât (S) entrant dans l'unité d'échange de pression (3).
La position angulaire du dispositif rotatif (71) détermine la position de l'interface mobile (M). Le mouvement de l'interface mobile (M) en fonction de la position angulaire du dispositif rotatif (71) est illustré dans les figures 4a, 4b, 4c et 4d. L'interface mobile (M) oscille entre une première position optimale (H) et une seconde position optimale (B). Le mouvement de l'interface mobile (M) de la seconde position optimale (B) à la première position optimale correspond à la phase de compression du fluide à traiter (F). Le mouvement inverse correspond à la phase d'échappement du concentrât (S). Dans la phase de compression du liquide à traiter, la conduite d'admission du concentrât (si) s'ouvre. Le flux d'admission de concentrât (S) initie le mouvement de l'interface mobile (M) depuis la seconde position optimale (B) jusqu'à une position intermédiaire dans le cylindre (31). Cette position intermédiaire correspond à une vitesse de déplacement maximale de l'interface mobile (M). Elle peut également correspondre à l'ouverture maximale de la conduite d'admission du concentrât (si '), comme représenté à la figure 4d. Le dispositif rotatif (71) poursuit sa rotation de manière à ce que la surface d'obturation (73) occulte le conduit d'admission du concentrât (si '). De cette manière, la vitesse de déplacement de l'interface mobile (M) dans le cylindre (31) diminue jusqu'à devenir nulle au niveau de la première position optimale (H). Cette position est représentée à la figure 4a. Simultanément, le conduit d'échappement du concentrât (s2') s'ouvre, et permet de faire chuter la pression exercée par le concentrât sur l'interface mobile (M).
Le mouvement s'inverse alors, l'interface mobile (M) étant poussée par le flux de fluide à traiter qui entre dans le cylindre (31) par le conduit d'admission de fluide à traiter basse pression (f3). L'interface mobile (M) retourne à la seconde position optimale (B) en passant par une position intermédiaire, pouvant correspondre à l'ouverture maximale du conduit d'échappement du concentrât (s2'), comme représenté dans la figure 4b.
La vitesse de déplacement de l'interface mobile (M) dans le cylindre (31) ralentit grâce à la fermeture du conduit d'échappement du concentrât (s2') et à l'ouverture successive du conduit d'admission du concentrât (si'), le flux de concentrât (S) entrant dans l'unité d'échange de pression (3) augmente alors jusqu'à provoquer l'inversement du mouvement de l'interface mobile (M) au niveau de sa seconde position optimale (B).
Le dispositif rotatif (71) est un premier moyen de régulation du mouvement de l'interface mobile (M) dans le cylindre (31). Notamment, la vitesse de rotation du dispositif rotatif (71) permet de réguler la vitesse de déplacement de l'interface mobile (M) dans le cylindre (31) en fonction du débit global de concentrât (S) au niveau du conduit d'admission de concentrât (si). Plus le débit du concentrât (S) augmente, et plus la vitesse de rotation du dispositif rotatif (71) augmente. Le débit est alors distribué entre les unités d'échange de pression à une fréquence plus élevée.
La vanne de régulation (5) représente un second moyen de régulation du mouvement de l'interface mobile (M) dans le cylindre (31). Notamment la vanne de régulation (5) permet de réguler le flux de fluide à traiter entrant dans l'unité d'échange de pression (3). La vanne de régulation (5) peut être activée lorsque l'interface mobile (M) rejoint l'une ou l'autre des première (H) et seconde (B) positions optimales, ou des première (Η') et seconde (Β') positions extrêmes.
Un objet particulier de la présente invention est une vanne rotative (7) comprenant une paroi externe (75), une paroi interne (76) délimitant une chambre interne (78), une surface interne (72), un dispositif rotatif (71) comprenant une surface d'obturation (73) parallèle à la surface interne (72), et un axe de rotation (A) entraînant le dispositif rotatif (71). La surface interne (72) est pourvue d'au moins deux orifices débouchant vers l'extérieur de la vanne rotative (7). L'un des orifices (si ') permet l'admission d'un fluide, l'autre orifice (s2') permet l'échappement de ce fluide. La surface interne (72) est de préférence plane. L'un ou plusieurs des orifices d'admission (si ') et d'échappement (s2') peuvent être munis d'une bague d'étanchéité (74).
L'installation (1) de la présente invention comprend de préférence plusieurs unités d'échange de pression (3), contenant chacune :
- une vanne rotative (7) avec une conduite d'admission du concentrât (si ') et une conduite d'échappement du concentrât (s2'), la vanne rotative (7) étant en communication fluidique avec un cylindre (31),
- un cylindre (31) connecté au réseau de fluide à traiter (F) comme indiqué précédemment, dans lequel une interface mobile (M) permet l'échange des pressions,
- Un moyen de détermination de la position de l'interface mobile (M), tel qu'une règle de positionnement (R),
- une vanne de régulation assujettie à ce moyen de détermination de position de l'interface mobile (M), et optionnellement un clapet de sécurité (6).
Dans un mode de fonctionnement, les vannes rotatives (7) des unités d'échanges de pression (3) sont axées sur un même axe (A). Les dispositifs rotatifs (71) de ces vannes rotatives (7) tournent donc à la même vitesse et obturent les conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2') relatives à la même fréquence.
Dans un autre mode de fonctionnement, chacune des vannes rotatives (7) est entraînée par un moteur dédié. La vitesse de rotation des dispositifs rotatifs (71) peut alors être ajustée individuellement. Moduler la vitesse de rotation des dispositifs rotatifs (71) individuellement permet de réguler la position de l'interface mobile (M) d'une unité d'échange de pression (3) en fonction du flux de fluide entrant dans cette unité d'échange de pression (3).
La vitesse de rotation d'un dispositif rotatif (3) peut être uniforme sur un ou plusieurs tours. Alternativement, la vitesse de rotation d'un dispositif rotatif (3) peut être non-uniforme sur un angle de 360°. En fonction des besoins, les périodes d'ouverture et/ou de fermeture des conduites d'admission (si') et d'échappement (s2') peuvent être modulées instantanément en ralentissant la vitesse angulaire du dispositif rotatif (71).
La vitesse angulaire de chaque dispositif rotatif (71) peut être modulée de manière prédéfinie. En d'autres termes, la durée d'obturation des conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2') peut être prédéterminée en ajustant à l'avance la vitesse angulaire du dispositif rotatif (71) lorsqu'il se trouve devant l'une des conduites d'admission (si ') ou d'échappement (s2'). Alternativement, la vitesse angulaire d'un dispositif rotatif (71) peut être modulée instantanément en fonction des données relatives à la position de l'interface mobile (M) dans le cylindre (31). Pour ce faire, chacun des moteurs entraînant un dispositif rotatif (71) peut être assujetti à au moins un moyen de détermination de la position de l'interface mobile (M) correspondante.
A un instant donné, la position angulaire des dispositifs rotatifs (71) est de préférence différente pour chacun des dispositifs rotatifs (71) de l'installation (1). D'une manière avantageuse, la position angulaire relative des dispositifs rotatifs (3) est adaptée de manière à ce que la surface totale d'admission, résultant de la somme des surfaces des conduites d'admission (si ') du concentrât non obturées par les dispositifs rotatifs (71) soit constante, ou substantiellement constante. Dans une configuration particulière, l'installation (1) peut contenir 3 unités d'échange de pression (3), et les positions angulaires instantanées des dispositifs rotatifs (71) peuvent être chacune décalées d'un angle d'environ 120°. Dans une autre configuration, l'installation (1) peut contenir 4 unités d'échange de pression (3), et les positions angulaires instantanées des dispositifs rotatifs (71) peuvent être chacune décalées d'un angle d'environ 90°.
La présente invention comprend une méthode de régulation de la course de l'une ou de plusieurs interfaces mobiles (M) dans leur cylindre respectifs (31).
La méthode comprend notamment la régulation de la vitesse angulaire des dispositifs rotatifs (71) en fonction du débit du fluide admis par la vanne rotative (7). La vitesse angulaire des dispositifs rotatifs (71) peut être déterminée en fonction du débit total de fluide entrant dans l'ensemble des unités d'échange de pression (3). Dans ce cas une vitesse angulaire uniforme et égale pour tous les dispositifs rotatifs (71) peut être adoptée. Alternativement, la vitesse angulaire de chaque dispositif rotatif (71) peut être régulée individuellement en fonction du débit de fluide entrant dans la vanne rotative (7) correspondante. La régulation de la vitesse angulaire de l'un ou de l'ensemble des dispositifs rotatifs (71) peut se faire en fonction des données relatives à la position de l'une ou plusieurs interfaces mobiles (M) de l'installation (1), et collectées par au moins un capteur de position d'interface mobile (M)
La méthode de la présente invention comprend en outre la régulation du débit d'entrée du fluide à traiter (F) dans les unités d'échange de pression (3). La régulation du débit de fluide à traiter (F) est opérée grâce à une vanne de régulation (5) en fonction de la position de l'une ou plusieurs des interfaces mobiles (M) de l'installation (1). De préférence, la régulation du débit de fluide à traiter (F) est effectuée de manière individuelle pour chacune des unités d'échange de pression (3) de l'installation (1).
Dans une configuration avantageuse, la vitesse angulaire des dispositifs rotatifs (71) est régulée en fonction du débit total entrant dans les unités d'échange de pression (3), et le débit de fluide à traiter (F) est régulé de manière individuelle pour compenser les écarts possibles entre les unités d'échange de pression (3).
Dans une autre configuration, la vitesse angulaire de chaque dispositif rotatif (71) est régulée de manière individuelle, en fonction du débit de fluide entrant dans l'unité d'échange de pression (3) correspondante, et le débit de fluide à traiter (F) entrant dans l'unité d'échange de pression (3) est également régulé de manière individuelle. Cette configuration offre plus de moyens de contrôle de la position et de la vitesse de l'interface mobile (M) de chaque unité d'échange de pression (3).

Claims

Revendications
1. Installation de traitement de fluides par osmose inverse (1), comprenant :
un module de filtration (2),
une pompe (4),
au moins une unité d'échange de pression (3), comprenant un cylindre (31) et une interface mobile (M) pouvant se déplacer librement dans ledit cylindre (31), et où ladite unité d'échange de pression (3) est connectée d'une part à une conduite d'admission de fluide à traiter basse pression (f3) et une conduite de transfert de fluide à traiter pressurisé (f4), et d'autre part à une conduite d'admission de concentrât (si), issue du module de filtration (2) et une conduite d'échappement de concentrât (s2), caractérisée en ce que ladite unité d'échange de pression (3) comporte un moyen de détection de la position de l'interface mobile (M), une vanne de régulation (5) positionnée sur une conduite d'admission du fluide à traiter basse pression (f3), et une vanne rotative (7) en communication fluidique avec le cylindre (31), où ladite vanne rotative (7) comprend une conduite d'admission (si ') connectée à la conduite d'admission de concentrât (si), une conduite d'échappement (s2') connectée à la conduite d'échappement de concentrât (s2), et où l'une ou plusieurs des vanne de régulation (5) et vanne rotative (7) est assujettie au moyen de détection de la position de l'interface mobile (M).
Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen de détection de la position de l'interface mobile (M) comprend une règle de positionnement (R) et un élément solidaire de l'interface mobile (M) coopérant avec ladite règle de positionnement (R).
Installation selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit moyen de détection de la position de l'interface mobile (M) détermine une ou plusieurs des positions limite de l'interface mobile (M).
Installation selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite vanne rotative (7) comprend une conduite d'admission (si ') connectée ou confondue à la conduite d'admission du concentrât (si), une conduite d'échappement (s2') connectée ou confondue à la conduite d'échappement du concentrât (s2) et un dispositif rotatif (71) entraîné par un axe de rotation (A) perpendiculaire à l'axe longitudinal du cylindre (31) correspondant.
5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les conduites d'admission de concentrât (si') et d'échappement de concentrât (s2') communiquent avec une surface interne (72) à la vanne rotative (7), et en ce que ledit dispositif rotatif (71) présente une surface d'obturation (73) complémentaire de la surface interne (72) et permettant d'obturer séquentiellement les conduites d'admission de concentrât (si ') et d'échappement de concentrât (s2').
6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite surface interne (72) est une surface plane, en ce que ladite surface d'obturation (73) est une surface plane parallèle à la surface interne (72), et en ce que les surfaces d'obturation (73) et interne (72) sont perpendiculaires à l'axe de rotation (A).
7. Installation selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'une ou plusieurs des conduites d'alimentation de concentrât (si ') et d'échappement de concentrât (s2') sont munies de bagues d'étanchéités (74), mobiles en translation selon l'axe longitudinal de la conduite correspondante.
8. Installation selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux unités d'échange de pression (3), et en ce que le dispositif rotatif (71) de chacune des unités d'échange de pression (3) est entraîné par un moteur exclusivement dédié.
9. Installation selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un clapet de sécurité (6) automatiquement activé en cas de surpression.
10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit clapet de sécurité (6) est positionné sur une conduite reliant la conduite d'admission du concentrât (si ') à la conduite de transfert du fluide à traiter pressurisé (f4) de cette unité d'échange de pression (3).
11. Une vanne rotative (7) permettant de réguler le débit d'un fluide entrant, comprenant une conduite d'admission de ce fluide (si '), et une conduite d'échappement de ce fluide (s2'), caractérisée en ce que les conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2') coïncident avec une surface interne (72) à la vanne (7), ladite surface interne (72) étant plane, et en ce que ladite vanne (7) comprend un dispositif rotatif (71) comprenant une surface d'obturation (73) parallèle à ladite surface interne (72).
12. Une vanne rotative selon la revendication 11, caractérisée en que l'une ou plusieurs des conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2') sont munies d'une bague d'étanchéité (74) mobile en translation selon l'axe longitudinal de la conduite correspondante.
13. Vanne rotative selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite bague d'étanchéité (74) est insérée dans un évasement ou un épaulement de la conduite correspondante, et en ce qu'elle comprend une surface interne (74a) à la conduite et une surface externe (74b) à la conduite, où les surfaces interne (74a) et externe (74b) sont perpendiculaires à l'axe longitudinal de la conduite correspondante.
14. Méthode de régulation de la position d'une ou plusieurs interfaces mobiles (M), séparant un premier fluide d'un second fluide et oscillant librement dans un ou plusieurs cylindres (31) en fonction de la différence de pression exercée par lesdits premier et second fluides de part et d'autre de l'interface mobile (M), caractérisée en ce que le débit d'entrée de l'un ou plusieurs des premier et second fluides est régulée en fonction de la position d'au moins une desdites interfaces mobiles (M).
15. Méthode selon la revendication 14, caractérisée en ce que le débit d'entrée du premier fluide dans chacun des cylindres (31) est régulée par une vanne rotative (7), comprenant un dispositif rotatif (71) permettant de fermer et d'ouvrir séquentiellement les conduites d'admission (si ') et d'échappement (s2') dudit premier fluide.
16. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 14 et 15, caractérisée en ce que le débit d'entrée du second fluide dans chacun des cylindres (31) est régulé par au moins une vanne de régulation (5) activée par impulsions électriques.
17. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 14 à 16, caractérisée en ce que la position d'une interface mobile (M) est déterminée par un ou plusieurs éléments repères (C), solidaire de ladite interface mobile (M), et coopérant avec une règle de positionnement (R) .
18. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 14 à 17, caractérisée en ce que la position de plusieurs interfaces mobiles (M) dans leur cylindre respectif (31) est régulée par autant de vannes rotatives (7) comprenant chacune un dispositif rotatif (71) dont la vitesse angulaire et/ou la position angulaire est individuellement contrôlée pour réguler le débit d'entrée du premier fluide, et en ce que le débit d'entrée du second fluide est individuellement contrôlé par autant de vannes de régulation (5).
19. Méthode selon l'une ou l'autre des revendications 14 à 18, caractérisée en ce que la vitesse angulaire desdits dispositifs rotatifs (71) est non-uniforme sur un angle de rotation de 360°.
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