Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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METHODE ET_DISPOSITIF D'EJECTION GAZ-LIQUIDE SERVANT A PRODUIRE ~J
ECO~L~MENT DIPHASIQUE.
La présente invention concerne une méthode et un dispositif d'éjection
gaz-liquide servant à produire notamment un écoulement polyphasique
homogène ayant une structure déterminée à partir de deux écoulements,
l'un comportant au moins une phase gazeuse, l'autre comportant au
moins une phase liquide, ainsi qu'à réguler ces différents écoulements
en débit et pression.
Dans le texte qui suit, les termes d"'amont" et d"'aval" d'un organe
seront implicitement relatifs au sens de l'écoulement dans cet organe.
La méthode ainsi que le dispositif selon l'invention sont notamment
applicables à une ligne de transfert d'un écoulement polyphasique
équipé d'un séparateur de phases. Ils permettent alors de produire
un écoulement ayant la structure polyphasique la plus favorable au
transfert de cet écoulement tout en régulant en débit et/ou en pres-
sion les différents écoulements.
La méthode ainsi que le dispositif selon l'invention sont également
applicables pour effectuer le transfert d'un fluide par le mélange
de ce fluide à transférer et d'un fluide porteur chargé d'effectuer
ce transfert.
La méthode selon l'invention permet de produire un écoulement composé
d'au moins deux phases à partir d'au moins deux écoulements primaires
qui comprennent respectivement un fluide comportant au moins une
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phase liquide qui sera dit fluide liquide et un fluide
comportant au moins une phase gazeuse qui sera dit fluide
gazeux.
L'art antérieur peut être illustré par les brevets
anglais 1.205.675 et 930.080, allemands 2.031.016 et
1.557.033, français 1.128.095 et américain 1.437.649. Aucun
des dispositifs décrits dans ces documents lorsyu'il est
appliqué à un écoulement polyphasique ne peut permettre de
réguler en débit et/ou en pression les différents
écoulements tout en produisant un mélange polyphasique
homogène et en minimisant les pertes en énergie des
différents fluides.
Selon la présente invention, il est prévu une
méthode pour produire un écoulement composé d'au moins deux
phases à partir d'au moins deux écoulements primaires, l'un
qui comprend au moins une phase liquide et l'autre au moins
une phase gazeuse, caractérisée en ce que l'on fait
s'écouler les deux fluides primaires respectivement à
travers un premier et un second organes convergents-
divergents, puis on produit un mélange polyphasique résul-
tant que l'on fait s'écouler à travers un troisième organe
convergent-divergent et on règle les sections de passage
desdits organes convergents-divergents de manière à réguler
en débit et/ou en pression les différents écoulements et à
produire un mélange polyphasique homogène tout en minimisant
les pertes en énergie des différents fluides, lesdites
sections de passage desdits organes convergents-divergents
pouvant être réglées indépendamment lés unes des autres.
Le premier et le second orifices peuvent être
profilés.
De préférence, l'une au moins desdites sections de
passage est réglée en fonction d'au moins une grandeur
caractéristique de l'un des écoulements.
L'une au moins des sections de passage peut être
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réglée en fonction d'au moins une grandeur caractéristique
d'une consigne extérieure indépendante de l'état des
écoulements des fluides au travers desdits orifices.
De meme, l'une au moins desdites sections de
passage peut être réglée en fonction de critères préalables
tels la minimisation de la perte d'énergie de l'écoulement
diphasique.
Selon la présente invention, il est également
prévu un dispositif éjecteur, caractérisé en ce qu'il
comporte au moins trois organes convergents-divergents,
réglables en section de passage indépendamment les uns des
autres, et en ce qulun premier organe convergent-divergent
est traversé par un premier fluide, un deuxième par un
deuxième fluide et un troisième par l'écoulement résultant
du mélange de ces deux fluides.
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Le dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens de ccmmande
des sections de passage à travers deux au moins des organes convergents-
divergents. Ces moyens de commande peuvent être reliés à un s~stèmede programmation.
Eventuellement, le dispositif selon l'invention peut cDmprendre des
moyens servant à transmettre au système de programmation au moins un
signal caractéristique du fonctionnement du dispositif ou de consignes
extérieures au dispositif. Ce signal pourra être fourni par un capteur
de mesure d'au moins l'une des grandeurs constituées par la pression,
la température du fluide en amont ou en aval de l'un au moins desdits
organes convergents-divergents.
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La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront
à la lecture de la description qui suit d'un exemple de }éalisation
(non limitatif), illustré par les figures jointes parmi lesquelles :
- la figure 1 représente schématiquement le dispositif selon
l'invention et
- la figure 2, un détail du triple convergent-divergent.
L'exemple qui suit décrit le cas particulièrement intéressant où l'un
des fluides primaires est un fluide essentiellement gazeux et où
l'autre est un fluide essentiellement liquide, mais on ne sortira du
cadre de la présente invention si l'un et/ou l'autre des fluides pri-
maires est un fluide polyphasique. D'ailleurs, le dispositif décrit
dans ce qui suit s'applique parfaitement à de tels fluides.
Dans la figure 1 qui représente schématiquement une vue partielle en
coupe d'un exemple de réalisation selon l'invention, le repère l dé-
signe le corps principal, les repères 2 et 3 désignent respectivement
les arrivées de gaz et de liquide. On ne sortira pas du cadre de
l'invention en inversant les arrivées de gaz et de liquide.
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Dans le corps principal 1 est fixée une pièce double femelle 4, ~insi
désignée car elle coopère avec les parties mâles respectives de deu~
pièces 5 et 6.
La pièce 5 est une pièce male femelle, en effet elle est creuse et une
partie 7 (figure 2) de sa paroi interne a une forme femelle. Cette
partie femelle 7 coopère avec la pièce mâle creuse 8. Celle-ci est
creuse afin de permettre le passage de la pièce .nâle 6.
Les pièces 4, 5, 6 et 8 définissent le triple convergent-divergent.
L'organe convergent-divergent 11 traversé par les gaz, ou col sonique
est formé par la partie supérieure femelle 9 de la pièce double femelle
4 et la partie mâle 10 de la pièce mâle-femelle 5.
L'organe convergent-divergent 12 traversé par le liquide ou venturi
est formé par la partie femelle 7 de la piece mâle-femelle 5 et par la
partie mâle de la~pièce mâle creuse 8.
Enfin l'organe convergent-divergent diphasique ou col sonique dipha-
sique 13 est formé par la partie inférieure femelle 14 de la pièce
double femelle 4 .
En aval de l'orifice d'arrivée 2 du gaz est aménagée une chambre à gaz
15 alimentant le col sonique 11. De même, en aval de l'orifice d'arri-
vée 3 du liquide est aménagée une chambre à liquide 16 alimentant au
travers d'orifices 17 réalisés dans la paroi de la pièce mâle-femelle 5
le venturi 12. Ces orifices qui peuvent être de for~es diverses sont
éventuellement répartis de telle manière que même dans les positions
extrêmes de la pièce mâle-femelle 5, le liquide arrivant de la chambre
à liquide 16 puisse alimenter le venturi 12.
En aval du col sonique 11 et du venturi 12, mais en amont du col sonique
diphasique 13, est aménagée une chambre 18 à fluide diphasique.
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Dans l'exemple pré~enté la pièce mâle-femelle 5, ia ?i~ce mâle creuse
et la pièce mâle/sont mobiles indépendamment les unes des autres, mai,
il est bien entendu ?ossible de faire varier sé?arement la section de
passage de chaque convergent-divergent en créant des relations entre
les mouvernents des différentes pieces mobiles.
Les relations entre le mouvement des différentes pièces peuvent ~tre
réalisées mécaniquernent ou par d'autres rnoyens, par exerr!ple en utili-
sant un système de programmation tenant compte des déplacements corJ"and~s
10 à l'une des pièces mobiles pour commander le déplacement d'une ou
plusieurs des autres pièces de manière que seule la section de passage
d'un seul convergent-divergent varie.
Les moyens de commande 19 servent à déplacer les différentes pieces
mobiles du triple convergent-divergent. Ces moyens peuvent être de tout
type, comme par eXemple des moteurs électriques, hydrauliques, etc...
Ces moyens de commande 19 sont pilotés à partir d'un système de pro-
grammation 20.
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Ce système 20 a pour fonction de définir les sections de passage des
différents organes convergents-divergents, et de piloter les moyens de
commande 19 afin que ces sections soient effectives.
Le système 20 reçoit les informations nécessaires à son fonctionnement
à partir des lignes 21 qui transmettent des signaux représentatifs de
mesure et/ou de consigne.
Les mesures que recoit le système de programmation 20 dépendent des
différentes installation et des conditions propres aux écoulements
diphasiques qu'il régule.
A ti-tre d'exemples, ces mesures peuvent être celle de l'une ou de
plusieurs des Irandeurs qui suiver.~ telles la pression ou la tempera-
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-ture du gaz en amont ou en aval du col sonique 11, la pression ou la
température du liquide en amont ou en aval du venturi i2, la pression
ou la température du mélange gaz-liquide en arnons ou en aval du col
sonique diphasique 13, le débit de gaz, le d~bit liquide, la positir,n
des différentes pièces rnobiles du triple convergent-divergent.
Lorsque le dispositif selon l'invention est intégre a une chaîne d'oqui-
pement de transfert d'un écoulement rliphasique, le s~stènme de program-
mation 20 pourra recevoir des signaux repr~sentatifs de l'~tat des
autres équipements diphasiques ou même des consignes de ces mêmes équi-
pements et/ou des consignes extérieures, tellrs que par exemple la
structure de l'écoulement diphasique que l'on souhaite produire.
Il pourra égalemen-t transmettre des signaux représentatifs de son propre
état ainsi que des consignes.
Le fonctionnement du dispositif sera illustré par deux exemples nullement
limitatifs.
Dans le premier exemple il sera supposé que la pression du gaz en 2 est
identique à celle du liquide en 3. Ce cas se présente notamment lorsque
le dispositif selon l'invention est placé en aval d'un séparateur d'écou-
lement diphasique. Si le débit de gaz augmente et que le débit de liquide
reste constant, le système de programmation pilotera les moyens de corm-
mande afin de déplacer vers la droite la pièce mâle-femelle 5 ainsi que
la pièce mâle 6, les deux déplacements étant indépendants.
Inversement, si le débit de liquide augmente et que le débit de gaz
reste constant, le système de programmation pilotera les moyens de com-
mande afin de déplacer vers la droite la pièce mâle creuse 8 ainsi que
la pièce m~le 6, les deux déplacements étant indépendants.
Dans le deuxième exemple la pression du gaz en 2 sera suppos~e plus
faible que la pression du liquide en 3. Dans ce cas, le dispositif sera
utiliss comme injecteur de gaz. On déplace alors la pièce mâle creuse
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vers la gauche pour équilibrer la pression dans la chambre 1~. On
ajuste la pièce mâle 6 en fonction du débit qui doit traverser le col
sonique diphasique,
S On ne sortira pas du cadre de la présente invention en réalisant
d'autres montages mécaniques que celui représenté dans la figure 1,
notamment des montages qui à partir du déplacement d'une seule pièce
ne modifient que la section de passage d'un seul organe convergent-
divergent à la fois.
On ne sortira pas non plus du cadre de la présente invention en appli-
quant la méthode précédemment décrite à des fluides de meme nature
mais qui tendent à se dissocier l'un de l'autre, tels par exemple
deux liquides non miscibles de densités différentes.
Le dispositif selon l'invention peut également traiter ce genre de
fluides.
