DEVICE FOR ENHANCING THE COHESION OF A MIXTURE OF FLUIDS CIRCULATING AS ONE IN A DUCT

DISPOSITIF POUR AUGMENTER L'HOMOGENEITE D'UN MELANGE DE FLUIDES CIRCULANT ENSEMBLE DANS UNE CANALISATION

Abrégé français

PRECIS DE LA DIVULGATION:
Dispositif pour augmenter l'homogénéité d'un
mélange de fluides circulant ensemble dans une canalisation,
caractérisé en ce qu'il comprend, insérée dans la canali-
sation une structure cylindrique comprenant un fourreau
cylindrique à l'intérieur duquel deux plaques munies d'ori-
fices définissent deux chambres entre lesquelles l'écoule-
ment se partage. L'espace entre les plaques est cloisonné
par une pluralité de cloisons sensiblement perpendiculaires
à l'axe du fourreau de manière à constituer des cellules
dans lesquelles se dirigent des jets convergents venant
des orifices des plaques. Ces cellules possédent des ou-
vertures pratiquées dans le fourreau pour l'évacuation des
fluides qui ne sont mélangés dans les cellules.

Revendications

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles
un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué,
sont définies comme il suit:
1. Dispositif pour augmenter l'homogénéité du
mélange de fluides circulant dans une même canalisation,
par fractionnement de l'écoulement en multiples jets con-
vergents, caractérisé en ce qu'il comprend, insérée dans
la canalisation une structure cylindrique comprenant un
fourreau cylindrique à l'intérieur duquel deux plaques mu-
nies d'orifices définissent deux chambres entre lesquelles
l'écoulement se partage, l'espace entre les plaques étant
cloisonné par une pluralité de cloisons sensiblement per-
pendiculaires à l'axe du fourreau de manière à constituer
des cellules dans lesquelles se dirigent des jets conver-
gents venant des orifices des plaques, lesdites cellules
possédant des ouvertures pratiquées dans le fourreau pour
l'évacuation latérale des fluides qui se sont mélangés
dans les cellules.
2. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que les plaques font entre elles un angle
compris entre 15 et 30 degrés.
3. Dispositif selon la revendication 2, carac-
térisé en ce que les chambres sont munies chacune d'une
cloison perpendiculaire aux plaques et parallèle à l'axe
du fourreau.
4. Dispositif selon la revendication 3, carac-
térisé en ce que les plaques sont réunies à l'amont par
une plaque déflectrice.
5. Dispositif selon la revendication 4, carac-
térisé en ce que le fourreau est disposé coulissant dans
- 5 -

un premier conduit relié à la canalisation en amont, un
second conduit de diamètre supérieur au premier conduit
étant fixé à celui-ci et à la canalisation aval, l'écoule-
ment des fluides mélangés s'effectuant dans la zone comprise
entre le fourreau et la paroi interne du second conduit.
6. Dispositif selon la revendication 5, carac-
térisé en ce que le fourreau est déplacé au moyen d'un
vérin ayant une tige fixée par une première extrémité au
fourreau et munie à une seconde extrémité d'un piston cou
lissant dans un cylindre extérieur au premier conduit.
7. Dispositif selon la revendication 4, carac-
térisé en ce que le fourreau est muni d'un manchon coulis-
sant dont le déplacement obture successivement les ouvertu-
res du fourreau.
8. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que les plaques sont réunies à l'amont par
une plaque déflectrice.
9. Dispositif selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que le fourreau est disposé coulissant dans
un premier conduit relié à la canalisation en amont, un
second conduit de diamètre supérieur au premier conduit
étant fixé à celui-ci et à la canalisation aval, l'écoule-
ment des fluides mélangés s'effectuant dans la zone com-
prise entre le fourreau et la paroi interne de second con-
duit.
10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9,
caractérisé en ce que le fourreau est déplacé au moyen
d'un vérin ayant une tige fixée par une première extrémité
- 6 -

au fourreau et munie à une seconde extrémité d'un piston
coulissant dans un cylindre extérieur au premier conduit.
11. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 9,
caractérisé en ce que le fourreau est muni d'un manchon
coulissant dont le déplacement obture successivement les
oubertures du fourreau.
- 7 -

Description

-- 1 --
La presente in~ention concerne un dispositif
pour augmenter l'homogeneite d'un melange de fluides cir-
culant ensemble dans une canalisation. Par melange il
faut entendre la presence simultanee de plusieurs fluides,
miscibles ou non-miscibles.
L'invention s'applique notamment à l homogeneisa-
tion d'un melange d'eau et d'h~drocarbures liquides circu-
lant dans une conduite; cette homogeneisation est rendue
necessaire lorsqu'on souhaite mesurer avec preclsion la
10 quantite d'eau dans le melange.
Il a dejà ete propose de fractionner l'ecoule-
ment venant de l'amont en une pluralite de jets convergents
et de modifier la valeur du diametres des jets.
Dans un dispositif de ce type, les jets situes
15 vers l'amont du melangeur sont bien radiaux et donc conver-
gents. Par contre, vers l'aval du melangeur, des jets
sont pertubes par l'ecoulement longitudinal qui s'instauxe
de l'amont vers l'aval.
Il en resulte que la vitesse des jets a une
20 composante radiale de plus en plus faible à mesure que
l'on considere les jets situes de plus en plus vers l'aval;
12s j ets opposes ne se rencontrent plus et le melange se
fait mal.
Un but de l'inven-tion est de definir un dispositif
25 pour au~menter l'homogeneite du melange de deux fluides,
fonde sur le même principe de fractionnement des fluides
en jets convergents, mais qui possede des performances
accrues et une meilleure securite d'emploi pour toutes les
valeurs de debit de l'ecoulement considere.
L'invention a pour objet un dispositif pour
augmenter l'homogeneite du melange de fluides circulant
dans une même canalisation, par fractionnement de l'ecoule-
ment en multiples jets convergents, caracterise en ce qu'il
comprend, inseréedans la canalisaiton une structure cylindri-
:~ .

-- 2
~ ~3~
que comprenant un fourreau cylindrique ~ l'interieur duquel
deux plaques munies d'orifices definissent deux chambres
entre lesquelles llecoulement se partage, l'espace entre
les plaques étant cloisonné par une pluralité de cloisons
sensiblement perpendiculaires à l'axe du fourreau de ma-
nière à constituer des cellules dans lesquelles se dirigent
des jets convergents venant des orifices des plaques, les-
dites cellules possédànt des ouvertures pratiquées dans le
fourreau pour l'évacuation latérale des fluides qui se
sont mélanges dans les cellules.
Avantageusement, les plaques font entre elles un
angle compris entre 15 et 30 degrés ouvert vers l'aval,
de façon à rendre plus uniformes les vitesses longitudinales
dans les chambres et a améliorer l'ecoulement à l'approche
des plaques.
Dans un mode prefere de realisation, le fourreau
est dispose coulissant dans un premier conduit relie a la
canalisation en amont, un second conduit de diamètre supé-
rieur au premier conduit étant fixé à celui-ci et a la
canalisation aval, ~'écoulement des fluides mélanges
s'effectuant dans la zone comprise entre le fourreau et ]a
paroi interne du second conduit.
En variante, le fourreau peut être muni d'un
manchon coulissant dont le déplacement obture successive-
ment les ouvertures du fourreau.
L'invention sera bien comprise par la descriptiondonnée ci-apres d'un mode preferé de réalisation de l'in-
vention, en reference au dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue schématique expli~uant
l'art anterieur,
- la figure 2 est une vue en perspective partiel-
lement arrachee d'un dispositif selon la presente invention,
~ les figures 3 et 4 sont des vues en coupe
selon les lignes III-III et IV-IV la figure 2,

- 2a ~
- les figures 5 et 6 representent le même disposi-
tif dans diverses positions de fonctionnement.
La figure 1 montre un type de dispositif de l'art
anterieur, qui comprend une chambre a parois perforees 3
disposee au sein de la canalisation 2 dans lequel circulent
les fluides de l'amont A vers l'aval B, les jets tels que
al situes vers l'amont du melangeur sont bien radiaux et
donc convergents.
Par contre, vers l'aval du melangeur, les jets
(a2, a3) sont perturbes par l'ecoulement longitudinal qui
s'instaure de l'amont vers l'aval dans la chambre 3.`
Comme dejà explique plus haut, il en resulte que
la vitesse des jets a une composante radiale de plus en
plus faible à mesure que l'on considère les jets situes de
plus en plus vers l'aval.
Le dispositif represente dans la figure 2
comprend un conduit amont 10 relie par une bride 11 à
une canalisation amont 12 representee partiellement en
traits interrompus, et un conduit aval 15 relie par une
bride 16 à une canalisation aval 17 representee partielle-
ment en traits interrompus.
~/
/
/

Le but du dispositif est de mélanger intimement les fluides arrivant de
l'amont pour obtenir en aval un mélange suPfisamment homogène et 3table
pour, par exemple, effeotuer des mesures signifioatives de la concentra-
tion de transport de l'un ou de plusieurs des fluides tran~portés.
Les conduits 10 et 15 sont assemblés par des brides 13 et 14.
Le dispositif comprend une structure oylindrique disposée dans les
conduits 10 et 15.
La structure cylindrique comprend un fourreau cylindrique 9 obturé
à son extrémité aval et de diamètre inférieur au oonduit 10 pour s'y
loger ; à l'intérieur du fourreau sont disposée deux plaques perforées
ou grilles, 21 at 22, planes, munies de perforation~ 23 ; ces deux pla-
ques sont reliées de façon étanche au fond aval du fourreau et sont
reliées entre elles à l'amont soit directement, soit par une tole déflec-
trice 24~ Par cette disposition deux chambres 25, 26 sont créées qui
séparent l'écoulement amont en deu~ parties~ Ensuite les fluides se
divisent en multiples jets opposés représentés par les flèches f1 de la
figure 3.
Facultativement les deux chambres amont au-dessus et au-dessous
des plaques perforées peuvent être divisées par des cloisons perpendi~
culaires 31 et 32 ; ces cloisons contribuent au maintien des plaques
dans le fourreau 9.
Dans le cas qui est celui des figure~ le3 plaques perforées s'écar-
tent vers l'aval d'un angle compris entre 15 et 30 degrésO
Enfin, l'espace compris entre les deux plaques per~orées est ~rac
tionné en multiples cellules 34 délimitées par les plaques perforée3 21
et 22 et par des cloisons 36 perpendiculaires a l'axe eénéral du four-
reau.
Les ~ets f1 qui convergent vers l'espace 33 compris entre les pla-
ques, s'échappent latéralement par des ouvertures latérales 38 prati-
quées dans le ~ourreau 9. Grace à cette disposition, l'écoulement ne
vient pas modi~ier la composante verticale de la vitesse des jets f1 et
le mélange se fait aussi bien vers les zones aval du dispositif que vers
les zones amont.
La structure qui vient d'êtrP définie peut coulisser dans les
conduits et dans ce cas, qui est celui des figures, son mouvement est

assuré par de~ pistons 41 et 42 ooulissant dans des cylindres 51 et 52
disposés de part et d'autre du condult 10.
Les t~ges 61, 62 des pistons 41, 42 traversent les brides 13, 14 et
sont terminees par des plots 71, 72 de ~ixation et de guidage du four-
reau.
Le coulissement de la structure permet de régler le débit d'écou-
lement en obturant une ou plusieur~ des cellules 34.
Dans la figure 2, on observe qu'une cellule et demie est obturée.
Dans la ~igure 5, toute~ le cellules 34 sont obturées ; le dispo-
sitif se comporte alors com~e une vanne fermée.
Dans la figure 6, au contraire, la structure mobile est repousséecompletement en amont ; l'écoulement se ~ait sans turbulence notable,
mais sans perte importante de charge.
En variante, non repré~entée, le fourreau 9 peut être ~ixe et le
réglage du débit du mélangeur assuré par un manchon coulissant autour du
fourreau.
L'invention s'applique notamment au mélange de produits pétroliers
circulant dans une canalisation et qui comprennent une proportion d'eau
qu'il est nécesqaire de mesurer avec précision. Cette mesure ne peut atre
faite qu'apre~ homogénéisation du mélange par passage dans le dispositif
de l'invention.
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