FR2759121A1 - Dipositif d'aspiration d'un fluide a l'interieur d'une conduite de circulation d'un deuxieme fluide - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif d'aspiration d'un fluide (A) dans une conduite (13) decirculation d'un fluide, dit moteur, (B) , comportant un tuyau (14) d'amenée du fluide (A) s'étendant concentriquement à l'intérieur de la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) . Selon l'invention, 1'extrémité du tuyau (14) d'amenée du fluide (A) présente la forme d'un embout creux longitudinal (15) de diamètre externe supérieur à celui dudit tuyau, doté d'une face frontale arrière, selon le sens d'écoulement des fluides, formant un épaulement (16) à arête vive par rapport au tuyau (14) d'amenée du fluide (A) .
Description
DISPOSITIF D'ASPIRATION D'UN FLUIDE A L'INTERIEUR D'UNE
CONDUITE DE CIRCULATION D'UN DEUXIEME FLUIDE.
CONDUITE DE CIRCULATION D'UN DEUXIEME FLUIDE.
L'invention concerne un dispositif d'aspiration d'un fluide à l'intérieur d'une conduite de circulation d'un deuxième fluide. Un tel dispositif peut notamment être utilise soit en vue du dosage et de l'injection d'un fluide à l'intérieur d'une conduite de circulation d'un fluide à traiter, soit en tant que générateur de vide.
Il existe à l'heure actuelle plusieurs techniques d'injection et de dosage d'un fluide (réactif liquide ou gaz) dans une conduite où s'écoule un fluide moteur.
La première de ces techniques décrite notamment dans les brevets GB-1 128 287, US-3 671 025 et
US-2 198 998, consiste à utiliser l'effet Venturi et donc la pression du fluide à traiter comme source motrice. Or, cette pression n'est pas proportionnelle au débit du fluide à traiter, et le premier inconvénient de cette technique réside donc dans le fait qu'elle ne permet pas d'obtenir un débit de fluide à doser proportionnel au débit de fluide à traiter.
US-2 198 998, consiste à utiliser l'effet Venturi et donc la pression du fluide à traiter comme source motrice. Or, cette pression n'est pas proportionnelle au débit du fluide à traiter, et le premier inconvénient de cette technique réside donc dans le fait qu'elle ne permet pas d'obtenir un débit de fluide à doser proportionnel au débit de fluide à traiter.
De plus, une telle technique nécessite des pressions de fonctionnement elevées, c'est-à-dire des pressions de fluide à traiter relativement importantes.
Concernant le dispositif décrit dans le brevet US-3 671 025, il convient, à cet effet, de se référer au tableau 1, colonne 3 dudit brevet, qui illustre clairement que ce dispositif ne fonctionne pas pour des pressions de fluide à traiter de 10 P.S.I. (environ 689 mbars ou 6,89 m de colonne d'eau). Il en est de même pour le dispositif décrit dans le brevet GB-1 128 287. En effet, le tuyau d'amenee du fluide à doser de ce dispositif comporte extérieurement, au niveau de son extrémité, un évasement profilé qui empêche tout décollement de fluide sur cette partie profilée ; de ce fait, l'aspiration du fluide à doser résulte de la dépression créée par la forte accélération du fluide à traiter au niveau de la section rétrécie de la conduite (effet Venturi) et le dispositif nécessite d'importantes pressions de fluide à traiter pour fonctionner.
De plus, il est à noter que le dispositif décrit dans ce brevet GB-1 128 287 présente une très forte section contractée au droit de l'extrémité du tuyau d'amenée du fluide à doser, et ne peut, de ce fait, être utilisé pour traiter des fluides chargés contenant des particules en suspens ion de tailles supérieures à quelques dixièmes de millimètres. En effet, selon le mode de réalisation décrit dans ce brevet, le diamètre interne de la conduite véhiculant le fluide à traiter est de 3/8 pouce, soit 9,52 mm, et le diamètre externe de l'extrémité d'amenée du fluide à doser est de 11/32 de pouce, soit 8,73 mm. Par conséquent, la taille maximale des particules en suspension dans le fluide à traiter ne peut excéder 385 pm.
En dernier lieu, cette technique utilisant l'effet Venturi conduit à la réalisation de dispositifs, tels que notamment décrits dans les brevets GB-1 128 287 et
US-3 671 025, qui ne peuvent être insérés dans des conduites en charge ou présentant des contre-pressions. Ces dispositifs ne peuvent, notamment, pas être utilisés lorsque la sortie de ces derniers (sortie du fluide à traiter) est reliée à une canalisation montante (même de hauteur inférieure à 40 cm) ou à une canalisation dont le diamètre interne est inférieur au diamètre interne de la sortie desdits dispositifs.
US-3 671 025, qui ne peuvent être insérés dans des conduites en charge ou présentant des contre-pressions. Ces dispositifs ne peuvent, notamment, pas être utilisés lorsque la sortie de ces derniers (sortie du fluide à traiter) est reliée à une canalisation montante (même de hauteur inférieure à 40 cm) ou à une canalisation dont le diamètre interne est inférieur au diamètre interne de la sortie desdits dispositifs.
Il en est de même pour le dispositif décrit dans le brevet US-2 198 998 qui ne peut être utilisé que si la sortie est libre, c'est-à-dire à la pression atmosphérique.
La deuxième technique d'injection et de dosage d'un fluide consiste à créer une contre-pression sur une membrane étroitement liée à un piston-doseur, ou à entraîner un piston-doseur au moyen d'un piston principal actionné par l'écoulement d'un liquide. Cette technique qui conduit à la réalisation de doseurs proportionnels présente trois inconvénients majeurs. En effet, et en premier lieu, de tels doseurs proportionnels utilisent des pièces mobiles qui génèrent des pertes de charge qui peuvent être importantes, et donc nécessitent des pressions de fonctionnement élevées. De plus, ces pièces mobiles sont soumises à des conditions d'usure qui imposent leur remplacement périodique. Enfin, l'entretien et la maintenance de tels doseurs proportionnels imposent l'intervention d'une main d'oeuvre qualifiée.
Une troisième technique, décrite dans le brevet FR-2 698 798, utilise l'effet de Karman, et consiste à former une couche limite sur une paroi lisse, à laisser se développer cette couche limite sur une distance caractéristique, à provoquer le décollement de cette dernière, et à créer des tourbillons de Karman. Une telle technique présente également plusieurs inconvénients.
En effet, et en premier lieu, les dispositifs réalisés selon cette technique, et tels que décrits dans le brevet FR-2 698 798, ne peuvent être utilises ou insérés dans des conduites en charge (sous pression), ou présentant une contre pression. Ils ne peuvent fonctionner que lorsque la sortie du dispositif est directement reliée à la pression atmosphérique. Ils ne peuvent donc pas non plus fonctionner lorsque la sortie du dispositif (sortie du fluide traité), est reliée à une canalisation montante (même de hauteur inférieure à 40 cm) ou à une canalisation dont le diamètre interne est inférieur au diamètre du tuyau de sortie du dispositif.
De plus, de par la configuration du tuyau interne d'amenée du fluide à doser, le décollement de la couche limite qui s'effectue à l'extrémité du tuyau d'amenée du fluide à doser est retardé, surtout dans le cas des écoulements turbulents (plus de 90% des cas) où la couche limite est plus adhérente que dans le cas des écoulements laminaires. De ce fait, le dispositif nécessite un débit de fluide à traiter conséquent pour fonctionner ainsi qu'une pression du fluide moteur importante.
Enfin, compte tenu du fait que le décollement n'a lieu qu'a l'extrémité du tuyau d'amenée du fluide à doser
- les points de décollement de la couche limite et la taille de la zone tourbillonnaire ne sont pas fixes et évoluent en fonction du débit. Ceci entraîne des perturbations et des irrégularités au niveau du dosage. En effet, lorsque le débit du fluide à traiter augmente audelà de certaines valeurs, la taille de la zone tourbillonnaire, et par conséquent celle de la zone de proportionnalité, diminue,
- l'aspiration du produit à doser ne se fait pas uniquement grâce au détachement des tourbillons et au sillage dépressionnaire, mais en grande partie grâce à la dépression créée par l'accélération du fluide dans la section annulaire au droit du point d'injection du fluide à doser. Par conséquent, on obtient un effet comparable à un effet "Venturi" conduisant à une non proportionnalité entre les débits de fluide moteur et de fluide à doser.
- les points de décollement de la couche limite et la taille de la zone tourbillonnaire ne sont pas fixes et évoluent en fonction du débit. Ceci entraîne des perturbations et des irrégularités au niveau du dosage. En effet, lorsque le débit du fluide à traiter augmente audelà de certaines valeurs, la taille de la zone tourbillonnaire, et par conséquent celle de la zone de proportionnalité, diminue,
- l'aspiration du produit à doser ne se fait pas uniquement grâce au détachement des tourbillons et au sillage dépressionnaire, mais en grande partie grâce à la dépression créée par l'accélération du fluide dans la section annulaire au droit du point d'injection du fluide à doser. Par conséquent, on obtient un effet comparable à un effet "Venturi" conduisant à une non proportionnalité entre les débits de fluide moteur et de fluide à doser.
La présente invention vise à pallier les inconvénients précités des techniques de dosage connues, et a pour principal objectif de fournir un dispositif d'aspiration permettant d'obtenir un pourcentage du produit à doser proportionnel au débit du fluide à traiter, et pouvant fonctionner avec de très faibles pertes de charges.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif pouvant fonctionner avec des canalisations en charge.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif d'aspiration dont la sortie peut être reliée à une canalisation montante ou à une canalisation dont la section est inférieure à la section de sortie du dispositif.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif d'aspiration de conception très simple, tant au point de vue de sa fabrication que de celui de son utilisation.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif d'aspiration conçu pour être utilisé en tant que générateur de vide.
A cet effet, l'invention vise un dispositif d'aspiration d'un fluide (A) dans une conduite de circulation d'un fluide, dit moteur, (B), comportant un tuyau d'amenée du fluide (A) s'étendant concentriquement à l'intérieur de la conduite de circulation du fluide moteur, de façon que d'une part, le fluide moteur s'écoule dans un espace annulaire délimité par la conduite de circulation du fluide moteur et le tuyau d'amenée du fluide (A), et d'autre part, le fluide (A) soit aspiré dans la conduite de circulation du fluide moteur au droit de l'extrémité du tuyau d'amenée dudit fluide (A).
Selon l'invention, ce dispositif se caractérise en ce que l'extrémité du tuyau d'amenée du fluide (A) présente la forme d'un embout creux longitudinal de diamètre externe supérieur à celui dudit tuyau, doté d'une face frontale arrière, selon le sens d'écoulement des fluides, formant un épaulement à arête vive par rapport au tuyau d'amenée du fluide (A).
Un tel dispositif permet grâce à la présence de l'arête vive de l'embout du tuyau d'amenée du fluide (A), d'amener le fluide moteur (B) à se décoller sur cette arête vive, avec création d'un sillage dépressionnaire dans lequel baigne l'embout, et donc l'extrémité aval de ce dernier. Le fluide (A) se trouve ainsi aspiré, puis injecté dans le sillage dépressionnaire, et ce proportionnellement au débit du fluide moteur (B), conduisant à la formation d'un mélange constitué de la totalité du fluide (A), et d'une grande partie du fluide moteur (B).
Dans la pratique, il s'avère qu'un tel dispositif dans lequel le décollement du fluide moteur est obtenu grâce à la présence de l'arête vive de l'embout du tuyau d'amenée du fluide (A) permet
d'obtenir le décollement des filets fluides avec comme conséquence une diminution par rapport aux techniques actuelles du débit et de la pression du fluide moteur nécessaires à l'aspiration et à l'injection du fluide (A),
d'avoir des points de décollement fixes, quel que soit le débit du fluide moteur, et ainsi d'obtenir une proportionnalité entre le débit du fluide moteur (B) et le débit du fluide (A) sur une large plage de débits dudit fluide moteur.
d'obtenir le décollement des filets fluides avec comme conséquence une diminution par rapport aux techniques actuelles du débit et de la pression du fluide moteur nécessaires à l'aspiration et à l'injection du fluide (A),
d'avoir des points de décollement fixes, quel que soit le débit du fluide moteur, et ainsi d'obtenir une proportionnalité entre le débit du fluide moteur (B) et le débit du fluide (A) sur une large plage de débits dudit fluide moteur.
Contrairement aux dispositifs utilisant l'effet Venturi qui présentent un "obstacle" de forme profilée au niveau de l'extrémité du tuyau d'amenée du fluide (A), générateur d'une perte de charge nécessitant des pressions de fonctionnement élevées, le dispositif selon l'invention, dont "l'obstacle" présente une arête vive, conduit aux résultats avantageux précités, à savoir possibilité de fonctionnement avec des pressions et débits faibles, et proportionnalité sur de larges plages de débits.
Selon une autre caractéristique de l'invention
la conduite de circulation du fluide moteur (B) présente longitudinalement au moins un tronçon courbe présentant un sommet de courbure,
l'extrémité du tuyau d'amenée du fluide (A) est disposée dans une plage angulaire comprise entre 350 et + 350 relativement à un axe radial (X) passant par le sommet du tronçon courbe de la conduite de circulation du fluide moteur (B).
la conduite de circulation du fluide moteur (B) présente longitudinalement au moins un tronçon courbe présentant un sommet de courbure,
l'extrémité du tuyau d'amenée du fluide (A) est disposée dans une plage angulaire comprise entre 350 et + 350 relativement à un axe radial (X) passant par le sommet du tronçon courbe de la conduite de circulation du fluide moteur (B).
Le fait de disposer l'embout du tuyau d'amenée du fluide (A) au droit d'un tronçon courbe de la conduite du fluide moteur permet d'accélérer le décollement des filets dudit fluide moteur grâce à la création d'un gradient transversal de pression dans toute section droite perpendiculaire à l'écoulement. Par conséquent, le débit d'aspiration du fluide (A) se trouve augmenté du fait que le sillage dépressionnaire devient plus important, et le dispositif selon l'invention peut fonctionner avec des débits très faibles.
Dans la pratique, il s'avère qu'un tel dispositif permet d'obtenir une proportionnalité entre le débit de fluide (A) et le débit du fluide moteur sur une très large plage de débit, avec une valeur inférieure de cette plage de débits très faible (500 l/h) et une pression du fluide moteur également très faible (25 mbars).
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'embout du tuyau d'amenée du fluide (A) présente une section interne supérieure à celle dudit tuyau.
Cette augmentation de la section du tuyau d'amenée du fluide (A) au niveau de l'extrémité de ce dernier, a pour avantage de permettre d'obtenir un meilleur rendement car elle conduit à une augmentation du phénomène dépressionnaire, et donc du débit d'aspiration dudit fluide (A).
Selon une autre caractéristique de l'invention, le rapport section annulaire interne du passage du fluide (B) dans la conduite de circulation, au droit de l'embout du tuyau d'amenée du fluide (A), sur section interne de ladite conduite de circulation, est au moins de 58 %. Un tel rapport permet, en effet, d'utiliser le dispositif pour des fluides moteur chargés en particules en suspension de tailles relativement importantes, de l'ordre de 2,2 mm de dimension maximale.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la conduite de circulation du fluide moteur présente longitudinalement une forme parabolique. De plus, cette conduite est préférentiellement orientée de façon que son rayon de courbure augmente selon le sens d'écoulement des fluides.
Selon une autre caractéristique de l'invention
la conduite de circulation du fluide moteur (B) s'étend entre une conduite principale d'alimentation et une conduite principale de distribution présentant des sections internes supérieures à celles de ladite conduite de circulation,
une conduite de dérivation de section inférieure à celles des conduites principales, s'étend entre lesdites conduites principales, en parallèle avec la conduite de circulation du fluide (B).
la conduite de circulation du fluide moteur (B) s'étend entre une conduite principale d'alimentation et une conduite principale de distribution présentant des sections internes supérieures à celles de ladite conduite de circulation,
une conduite de dérivation de section inférieure à celles des conduites principales, s'étend entre lesdites conduites principales, en parallèle avec la conduite de circulation du fluide (B).
Cette conduite de dérivation permet d'obtenir un jet au niveau du débouché de cette conduite dans la conduite principale de distribution, lequel jet est dévié au débouché dans ladite conduite principale de la conduite de circulation du mélange fluide moteur/fluide (A). Or, cette déviation provoque, au droit du débouché du mélange fluide moteur/fluide (A), une dépression qui favorise l'écoulement de celui-ci, et amortit les ondes de choc et les courants de retour, permettant d'utiliser le dispositif pour injecter tout fluide dans des canalisations en charge, des canalisations ayant une contre-pression, des canalisations montantes même d'une hauteur supérieure à 6 .....
Selon une autre caractéristique de l'invention, la conduite de circulation du fluide moteur (B) comporte un tronçon d'extrémité amont de raccordement sur la conduite principale d'alimentation présentant une forme conique de section décroissant selon le sens d'écoulement dudit fluide. Une telle réduction conique permet, en premier lieu, de favoriser l'écoulement du fluide à l'intérieur du tronçon amont de la conduite de circulation du fluide moteur, en conduisant à une diminution des pertes de charge, puis en second lieu, de diminuer progressivement la section de cette conduite jusqu'à obtention du diamètre adéquat.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité aval de la conduite de dérivation débouche dans la conduite de distribution sensiblement en amont du raccordement sur cette conduite de distribution de la conduite de circulation du fluide moteur (B). Ce décalage a pour but de faciliter la déviation du jet qui s'avère présenter une force moins importante qu'au débouché de la conduite de dérivation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend un deuxième tuyau d'amenée d'un fluide s'étendant concentriquement à l'intérieur de la conduite de circulation du fluide moteur (B), en aval de l'extrémité du premier tuyau d'amenée du fluide (A), et comportant une extrémité présentant la forme d'un embout creux longitudinal de diamètre externe supérieur à celui dudit tuyau, doté d'une face frontale arrière formant un épaulement à arête vive par rapport à ce deuxième tuyau d'amenée de fluide.
Cette disposition a pour avantage de permettre d'injecter dans le fluide moteur deux fluides différents, par exemple deux produits tels que de l'acide chlorhydrique et de l'eau de Javel, dont le mélange à l'état pur provoque une réaction.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend un tuyau s'étendant concentriquement à l'intérieur de la conduite de dérivation, sur une portion de la longueur de celle-ci, et comportant une extrémité présentant la forme d'un embout creux longitudinal de diamètre externe supérieur à celui dudit tuyau, doté d'une face frontale arrière formant un épaulement à arête vive par rapport à ce tuyau.
Cet agencement permet d'obtenir un fonctionnement particulier du dispositif selon l'invention permettant des applications particulières.
En effet, selon cette disposition, la pression Pc régnant au niveau de l'extrémité de l'embout disposé dans la conduite de dérivation est toujours inférieure à la pression P du fluide s 'écoulant dans la conduite principale d'alimentation. Lorsque la sortie du dispositif est en charge, cette pression Pc est en effet égale à la pression P diminuée de la dépression née dans le sillage tourbillonnaire par le décollement du fluide. De ce fait, lorsque le fluide moteur s'écoule dans le dispositif, il y a refoulement d'une partie de ce fluide dans le tuyau s'étendant concentriquement dans la conduite de dérivation, ce refoulement s'effectuant avec une pression égale à la pression Pc régnant au niveau de l'embout dudit tuyau.
Tel qu'on le comprendra mieux plus loin, cette faculté de pouvoir faire varier la pression Pc dont la valeur est fonction du débit de fluide alimentant le dispositif peut être utilisée pour diverses applications telles que
- commande de moyens pneumatiques d'ouverture et de fermeture du circuit d'aspiration du fluide (A),
- générateur de vide lorsque le circuit d'aspiration du fluide (A) est relié à tout moyen d'utilisation du vide.
- commande de moyens pneumatiques d'ouverture et de fermeture du circuit d'aspiration du fluide (A),
- générateur de vide lorsque le circuit d'aspiration du fluide (A) est relié à tout moyen d'utilisation du vide.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui représentent à titre d'exemples non limitatifs trois modes de réalisation préférentiels, ainsi que deux exemples d'application. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description
- la figure 1 est une coupe axiale par un plan longitudinal d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 2 est une coupe axiale par un plan longitudinal d'une variante de ce premier mode de réalisation,
- la figure 3 est une coupe axiale par un plan longitudinal d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention incorporé dans une installation comportant une vanne pneumatique,
- la figure 4 est un graphique représentant la pression Pc en fonction du débit Q de fluide alimentant un dispositif selon le deuxième mode de réalisation,
- et la figure 5 est un schéma représentant un générateur de vide intégrant un dispositif selon le deuxième mode de réalisation.
- la figure 1 est une coupe axiale par un plan longitudinal d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 2 est une coupe axiale par un plan longitudinal d'une variante de ce premier mode de réalisation,
- la figure 3 est une coupe axiale par un plan longitudinal d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention incorporé dans une installation comportant une vanne pneumatique,
- la figure 4 est un graphique représentant la pression Pc en fonction du débit Q de fluide alimentant un dispositif selon le deuxième mode de réalisation,
- et la figure 5 est un schéma représentant un générateur de vide intégrant un dispositif selon le deuxième mode de réalisation.
Le dispositif d'aspiration conforme à l'invention représenté à la figure 1 consiste en un dispositif d'injection d'un fluide à doser (A) dans un fluide moteur (B).
Ce dispositif comprend, en particulier, une conduite principale d'alimentation 1 consistant en la branche principale rectiligne d'une jonction 2 en forme de
Y dont la branche secondaire 3 forme un angle de 450 par rapport à ladite branche principale.
Y dont la branche secondaire 3 forme un angle de 450 par rapport à ladite branche principale.
Il comprend, en second lieu, une conduite principale de distribution 4 consistant en la branche principale d'une jonction 5 en forme de T, dont la branche secondaire 6 est coplanaire avec la branche secondaire 3 de la première jonction 2 et est orientée dans la même direction que cette dernière.
De plus, ces conduites d'alimentation 1 et de distribution 4 sont prolongées, respectivement en amont et en aval, d'un élément femelle 7, 8 d'un raccord classique du type vissable, permettant la mise en place du dispositif dans une installation de circulation d'un fluide.
La branche secondaire 3 de la première jonction 2 est, en outre, prolongée coaxialement par un manchon 9 formant une réduction conique, ce manchon 9 étant lui-même prolongé par un élément mâle 10 de raccord classique.
La branche secondaire 6 de la deuxième jonction 5 est, quant à elle, prolongée par un manchon 11 formant une réduction conique, le manchon 11 étant lui-même prolongé par un élément femelle 12 de raccord classique.
Les deux jonctions 2, 5 sont, en premier lieu, reliées entre-elles par une conduite 13 de forme courbe s 'étendant entre les branches secondaires 3,6 desdites jonctions, et dotée, en vue de son raccordement, respectivement en amont d'un élément femelle 10a de raccord, et en aval d'un élément mâle 12a de raccord, complémentaires de ceux 10, 12 desdites jonctions.
Cette conduite 13 présente préférentiellement une forme parabolique du type ax3 + bx2 + cx + d avec 0,003 < a < 0,01, - 0,7 < b < 0,1, 0,9 < c < 3, 4 < d < 7,5, et est orientée de façon que son rayon de courbure augmente selon le sens d'écoulement du fluide.
A l'intérieur de cette conduite 13, s'étend concentriquement un tuyau souple 14 d'amenée d'un fluide à injecter (A). Ce tuyau souple 14 pénètre dans la conduite 13 au droit d'un orifice rendu étanche, aménagé de façon que la portion initiale du tuyau 14 s'étendant dans la conduite 13 soit incliné d'un angle de l'ordre de 450 par rapport à l'axe de ladite conduite, en vue de perturber le moins possible l'écoulement du fluide à l'intérieur de cette dernière.
Au niveau de son extrémité aval, le tuyau souple 14 comporte un embout creux 15 de forme cylindrique de sections interne et externe supérieures à celle de ce tuyau 14, formant un épaulement radial 16 à arête vive par rapport audit tuyau.
Tel que représenté à la figure 1, la longueur du tuyau souple 14 s'étendant à l'intérieur de la conduite 13 est, en outre, adaptée de façon que l'épaulement 16 de l'embout 15 soit axé sur l'axe (X) passant par le sommet de courbure de ladite conduite.
Ce positionnement de l'embout 15 est adapté pour que l'arête vive de l'épaulement 16 soit positionnée au droit de la section de la conduite 13 où le gradient transversal de pression est maximal, favorisant donc de manière optimale le décollement du fluide circulant dans ladite conduite et la création du sillage dépressionnaire dans lequel baigne l'embout 15.
Les deux jonctions 2, 5 sont également reliées par une conduite rectiligne de dérivation 17 s'étendant entre les branches principales 1, 4 desdites jonctions et de diamètre inférieur à ces dernières.
Le raccordement de cette conduite de dérivation 17, respectivement au droit des extrémités aval et amont des branches principales 1,4 des jonctions 2, 5, est réalisé au moyen de manchons 18, 19 classiques.
De plus, cette conduite de dérivation 17 est dotée de moyens (V) de réglage, de tout type connu en soi, du débit de fluide s'écoulant dans cette dernière.
Cette conduite de dérivation 17 dont l'extrémité aval débouche dans la conduite principale de distribution 4 formant chambre de détente, permet de former un jet dans ladite chambre de détente, dont la déviation, au droit du débouché de la conduite 13, permet de créer une dépression qui favorise l'écoulement du prémélange et amortit les ondes de choc et les courants de retour. Cette particularité permet d'utiliser le dispositif dans des canalisations en charge.
Afin d'optimiser le rendement d'un tel dispositif, les éléments le constituant présentent en outre les caractéristiques géométriques suivantes
le rapport longueur de l'embout 15 sur longueur du tuyau 14 d'amenée du fluide (A) s'étendant dans la conduite 13 de canalisation du fluide moteur (B) est compris entre 0,01 et 0,2,
le rapport épaisseur de l'épaulement 16 de l'embout 15 sur diamètre externe du tuyau 14 d'amenée du fluide (A) est compris entre 0,1 et 0,3,
le rapport diamètre interne de la conduite 13 de circulation du fluide moteur (B) sur rayon maximal de courbure de ladite conduite est compris entre 0,05 et 0,5,
le rapport section interne des conduites de circulation du fluide moteur (B) 13 et de dérivation 17 sur section interne des conduites principales 1, 4 est compris entre 0,3 et 0,7.
le rapport longueur de l'embout 15 sur longueur du tuyau 14 d'amenée du fluide (A) s'étendant dans la conduite 13 de canalisation du fluide moteur (B) est compris entre 0,01 et 0,2,
le rapport épaisseur de l'épaulement 16 de l'embout 15 sur diamètre externe du tuyau 14 d'amenée du fluide (A) est compris entre 0,1 et 0,3,
le rapport diamètre interne de la conduite 13 de circulation du fluide moteur (B) sur rayon maximal de courbure de ladite conduite est compris entre 0,05 et 0,5,
le rapport section interne des conduites de circulation du fluide moteur (B) 13 et de dérivation 17 sur section interne des conduites principales 1, 4 est compris entre 0,3 et 0,7.
Il est à noter, en outre, qu'un tel dispositif peut être entièrement réalisé à partir d'éléments du commerce en PVC, et donc présente un faible prix de revient du fait de sa fabrication aisée et du coût des éléments constitutifs.
De plus, la conduite 13 peut être facilement démontée, d'où un entretien et une maintenance aisés.
Le dispositif d'injection représenté à la figure 2 est similaire à celui décrit ci-dessus (à cet effet, les mêmes références désignent les mêmes éléments), mais comporte un deuxième tuyau souple 20 d'amenée d'un deuxième fluide à doser doté d'un embout 21 présentant un épaulement 22 à arête vive, et pénétrant dans la conduite 13 en aval de l'embout 15 du premier tuyau souple 14.
A cet effet, la longueur de ce premier tuyau souple 14 s'étendant dans la conduite 13 est réduite de façon que les deux embouts 15, 21 soient disposés dans des portions courbes de la conduite 13. Ainsi, les décollements du fluide véhiculé dans ladite conduite sont accélérés par des gradients transversaux de pression.
Les dispositifs ci-dessus décrits destinés à l'injection d'un ou de deux fluides dans une installation sont particulièrement adaptés pour être utilisés dans
- les stations de traitement des eaux potables pour l'injection des produits désinfectants, coagulants, floculants, etc....
- les stations de traitement des eaux potables pour l'injection des produits désinfectants, coagulants, floculants, etc....
- les pompes à motricité humaine, réseaux, pompes solaires, éoliennes ou thermiques,
- le traitement d'eau de piscine,
- les usines de traitement des eaux résiduaires pour l'aération, le traitement d'odeur, la désinfection,
- l'industrie pour l'injection d'antitartre et anti-corrosion,
- la lutte pour les incendies par injection de retardant et moussant,
- les mécaniques et stations de lavage,
- l'agriculture et l'agro-alimentaire,
- le chauffage et le froid,
- la production de béton,
l'industrie pétrolière.
- le traitement d'eau de piscine,
- les usines de traitement des eaux résiduaires pour l'aération, le traitement d'odeur, la désinfection,
- l'industrie pour l'injection d'antitartre et anti-corrosion,
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- l'agriculture et l'agro-alimentaire,
- le chauffage et le froid,
- la production de béton,
l'industrie pétrolière.
Le dispositif représenté à la figure 3 est quant à lui similaire dans la majorité de sa conception à celui décrit en référence à la figure 1 (à cet effet, les mêmes références désignent les mêmes éléments).
Ce dispositif se différencie en premier lieu en ce que la conduite de dérivation 17 ne possède pas de moyen (V) de réglage du débit de fluide s'écoulant dans cette dernière.
De plus, à l'intérieur de cette conduite de dérivation 17, et sur une portion de sa longueur, s'étend concentriquement un tuyau souple 24 similaire au tuyau souple 14, et possédant de même que ce dernier un embout creux 25 présentant un épaulement 26 à arête vive.
Cette conduite de dérivation est, en outre, dotée d'un raccord 27 de type classique, dont l'élément mâle est percé d'un orifice au travers duquel s'étend de façon étanche le tuyau souple 24.
Ce raccord 27 permet de démonter la conduite de dérivation 17, une fois la conduite 13 ellemême démontée, de façon à permettre les opérations d'entretien et notamment le nettoyage de l'embout 25.
Selon l'application représentée à la figure 3, ce tuyau souple 24 est relié au circuit de commande d'une vanne pneumatique 23 d'ouverture du tuyau souple 14 associé à la conduite 13. Le fonctionnement de ce dispositif est explicité ci-dessous, notamment en référence à la figure 4.
En premier lieu, selon cette disposition de l'invention, la pression Pc régnant à l'extrémité de l'embout 25 est toujours inférieure à la pression P d'écoulement du fluide à traiter en entrée du dispositif.
Cette pression Pc est en effet égale à la pression P diminuée de la dépression créée dans le sillage tourbillonnaire par le décollement du fluide, et ce lorsque la sortie du dispositif est en charge.
Lorsque le fluide moteur (fluide à traiter) s'écoule dans le dispositif, il y a refoulement d'une partie de ce fluide dans le tuyau souple 24 vers le circuit de commande de la vanne pneumatique 23, lequel refoulement s'effectue à une pression égale à la pression Pc régnant à l'extrémité de l'embout 25.
Pour de faibles débits et à une pression P du fluide en entrée du dispositif inférieure à la pression seuil Po d'ouverture de la vanne pneumatique 23, le tuyau souple 14 véhiculant le fluide à doser est obturé (voir figure 4).
Lorsque le débit Q augmente, la pression P du fluide en entrée du dispositif et la dépression dans le sillage de l'embout 25 augmentent également. Cependant, l'augmentation de la dépression dans le sillage de l'embout 25 reste inférieure à celle de la pression d'écoulement du fluide, et par conséquent, la pression Pc (qui est égale à la pression P diminuée de la dépression) augmente.
A partir d'une certaine valeur QL1 du débit
Q, la pression Pc devient supérieure à la pression seuil
Po d'ouverture de la vanne pneumatique 23. Il y a alors ouverture du tuyau souple 14 d'aspiration du fluide à doser.
Q, la pression Pc devient supérieure à la pression seuil
Po d'ouverture de la vanne pneumatique 23. Il y a alors ouverture du tuyau souple 14 d'aspiration du fluide à doser.
Pour une valeur QL2 de Q, l'augmentation de
P est compensée par celle de la dépression. A partir de cette valeur QL2 du débit Q, 1 augmentation de la dépression devient supérieure à celle de la pression P, d'où une diminution de Pc. Pour une valeur de Q supérieur à QL3r la pression Pc devient inférieure à la pression seuil
Po d'où la fermeture de la vanne 23
Ainsi, ce dispositif permet d'obtenir une double régulation de l'ouverture et de la fermeture de la vanne pneumatique 23, fonction du débit Q s'écoulant dans la conduite principale d'alimentation 1.
P est compensée par celle de la dépression. A partir de cette valeur QL2 du débit Q, 1 augmentation de la dépression devient supérieure à celle de la pression P, d'où une diminution de Pc. Pour une valeur de Q supérieur à QL3r la pression Pc devient inférieure à la pression seuil
Po d'où la fermeture de la vanne 23
Ainsi, ce dispositif permet d'obtenir une double régulation de l'ouverture et de la fermeture de la vanne pneumatique 23, fonction du débit Q s'écoulant dans la conduite principale d'alimentation 1.
Selon une autre application représentée à la figure 5, le dispositif D représenté à la
Claims (18)
1/ - Dispositif d'aspiration d'un fluide (A) dans une conduite (13) de circulation d'un fluide, dit moteur, (B), comportant un tuyau (14) d'amenée du fluide (A) s'étendant concentriquement à l'intérieur de la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B), de façon que d'une part, le fluide moteur s'écoule dans un espace annulaire délimité par la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) et le tuyau (14) d'amenée du fluide (A), et d'autre part, le fluide (A) soit aspiré dans la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) au droit de l'extrémité du tuyau (14) d'amenée dudit fluide (A), ledit dispositif d'aspiration étant caractérisé en ce que l'extrémité du tuyau (14) d'amenée du fluide (A) présente la forme d'un embout creux longitudinal (15) de diamètre externe supérieur à celui dudit tuyau, doté d'une face frontale arrière, selon le sens d'écoulement des fluides, formant un épaulement (16) à arête vive par rapport au tuyau (14) d'amenée du fluide (A).
2/ - Dispositif d'aspiration selon la revendication 1, caractérisé en ce que
la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) présente longitudinalement au moins un tronçon courbe présentant un sommet de courbure,
l'extrémité du tuyau (14) d'amenée du fluide (A) est disposée dans une plage angulaire comprise entre - 350 et + 350 relativement à un axe radial (X) passant par le sommet du tronçon courbe de la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B).
3/ - Dispositif d'aspiration selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaulement (16) de l'embout (15) du tuyau (14) d'amenée du fluide (A) est axé sur l'axe (X).
4/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embout (15) du tuyau (14) d'amenée du fluide (A) présente une section interne supérieure à celle dudit tuyau.
5/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport longueur de l'embout (15) sur longueur du tuyau (14) d'amenée du fluide (A) s'étendant dans la conduite (13) de canalisation du fluide moteur (B) est compris entre 0,01 et 0,2.
6/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport épaisseur de l'épaulement (16) de l'embout (15) sur diamètre externe du tuyau (14) d'amenée du fluide (A) est compris entre 0,1 et 0,3.
7/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport section annulaire interne du passage du fluide moteur (B) dans la conduite de canalisation (13), au droit de l'embout (15) du tuyau (14) d'amenée du fluide (A) sur section interne de ladite conduite de circulation, est au moins de 58 %.
8/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) présente longitudinalement une forme parabolique.
9/ - Dispositif d'aspiration selon la revendication 8, caractérisé en ce que la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) est orientée de façon que son rayon de courbure augmente selon la zone d'écoulement des fluides.
10/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) présente une forme parabolique du type ax3 + bx2 + cx + d avec 0,003 < a < 0,01, - 0,7 < b < 0,1, 0,9 < c < 3, 4 < d < 7,5.
11/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le rapport diamètre interne de la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) sur rayon maximal de courbure de ladite conduite est compris entre 0,05 et 0,5.
12/ - Dispositif d'aspiration selon la revendication 2, caractérisé en ce que
la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) s'étend entre une conduite principale d'alimentation (1) et une conduite principale de distribution (5) présentant des sections internes supérieures à celles de ladite conduite de circulation,
une conduite de dérivation (17) de section inférieure à celles des conduites principales (1, 5), s'étend entre lesdites conduites principales, en parallèle avec la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B).
13/ - Dispositif d'aspiration selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (V) de réglage du débit de fluide dans la conduite de dérivation (17).
14/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le rapport section interne des conduites (13) de circulation du fluide moteur (B) et de dérivation (17) sur section interne des conduites principales (1, 5) est compris entre 0,3 et 0,7.
15/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B) comporte un tronçon d'extrémité amont (9) de raccordement sur la conduite principale d'alimentation (1) présentant une forme conique de section décroissant selon le sens d'écoulement dudit fluide.
16/ - Disposition d'aspiration selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que l'extrémité aval de la conduite de dérivation (17) débouche dans la conduite de distribution (5) sensiblement en amont du raccordement sur cette conduite de distribution (5) de la conduite (13) de circulation du fluide (B).
17/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième tuyau (20) d'amenée d'un fluide, s'étendant concentriquement à l'intérieur de la conduite (13) de circulation du fluide moteur (B), en aval de l'extrémité du premier tuyau (14) d'amenée du fluide (A), et comportant une extrémité présentant la forme d'un embout creux longitudinal (21) de diamètre externe supérieur à celui dudit tuyau, doté d'une face frontale arrière formant un épaulement (22) à arête vive par rapport à ce deuxième tuyau (20) d'amenée de fluide.
18/ - Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend un tuyau (24) s'étendant concentriquement à l'intérieur de la conduite de dérivation (17), sur une portion de la longueur de celle-ci, et comportant une extrémité présentant la forme d'un embout creux longitudinal (25) de diamètre externe supérieur à celui dudit tuyau, doté d'une face frontale arrière formant un épaulement (26) à arête vive par rapport à ce tuyau (24).
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| FR9701390A FR2759121B1 (fr) | 1997-02-04 | 1997-02-04 | Dipositif d'aspiration d'un fluide a l'interieur d'une conduite de circulation d'un deuxieme fluide |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| US3031127A (en) * | 1960-12-12 | 1962-04-24 | Air Vac Engineering Company | Vacuum creating devices |
| US3474953A (en) * | 1969-03-05 | 1969-10-28 | Air Vac Eng Co Inc | Vacuum creating device |
| US3671025A (en) * | 1971-05-03 | 1972-06-20 | Perry R Elliott | Fluid mixing device |
| FR2392712A1 (fr) * | 1977-05-31 | 1978-12-29 | Handleman Avrom Ringle | Systeme extracteur-melangeur |
-
1997
- 1997-02-04 FR FR9701390A patent/FR2759121B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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