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(11) | EP 0 323 929 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Dispositif statique d'homogénéisation d'un fluide en circulation |
| (57) Un liquide à homogénéiser traverse successivement deux parois perforées (TA, TB)
en formant à chaque traversée des jets (F2, F6) qui réalisent un brassage. Ces deux
parois s'étendent longitudinalement en regard d'un même tronçon de l'axe (A) du dispositif.
Le liquide passe de l'une à l'autre en suivant un trajet circonférentiel (F4) et sa
direction d'écoulement longitudinale est localement inversée (F5). L'invention s'applique notamment à la mesure de la teneur d'un mélange en l'un de ces constituants. |
[0001] La présente invention concerne l'homogénéisation d'un fluide, par exemple d'un liquide circulant dans une canalisation. Elle s'applique notamment lorsque ce liquide comporte deux phases non miscibles. Un dispositif selon l'invention est destiné par exemple à homogénéiser un mélange de pétrole et d'eau circulant dans une canalisation de transport horizontale pour permettre une mesure correcte de la teneur en eau de ce mélange.
[0002] Une telle mesure se fait en effet habituellement sur des échantillons prélevés pédiodiquement et automatiquement dans la canalisation, et, pour que la mesure effectuée sur les échantillons représente la composition de l'ensemble du lot de fluide, il est d'abord nécessaire que ce lot soit homogène. Or les composants d'un tel mélange tendent à se séparer naturellement au moins lorsque sa vitesse de circulation est petite, par exemple inférieure à 1m/s. Un dispositif d'homogénéisation doit donc intervenir un peu en amont du point où les échantillons sont prélevés.
[0003] Une homogénéisation peut par ailleurs être utile dans les cas suivants :
- quand une canalisation transporte un fluide polyphasique dont les phases ont tendance à se séparer (du fait de la gravité par exemple) et que cette séparation cause une gêne à l'exploitation, une usure ou une corrosion anormales des conduites.
- en amont du point de raccordement d'une canalisation secondaire alimentant un utilisateur du fluide transporté, ceci pour que cet utilisateur reçoive un produit dont les deux phases sont dans les bonnes proportions,
- quand on veut mélanger en ligne, à des fins de fabrication d'un produit, deux constituants liquides.
[0004] Parmi les diverses situations dans lesquelles une homogénéisation est utile la présente invention concerne celles dans lesquelles l'énergie utilisée par le dispositif d'homogénéisation est prélevée sur le fluide à homogénéiser lui même. Ce dernier subit alors une perte de charge à la traversée de ce dispositif. Un tel dispositif est dit statique s'il ne comporte pas de pièces en mouvement, ce qui simplifie sa réalisation.
[0005] Un dispositif statique d'homogénéisation est connu par le document de brevet EP-A-0064137 (Alsthom) et son correspondant US-A-4 408 892.
[0006] Il présente diverses dispositions qui sont communes, au moins dans une certaine mesure, à ce dispositif connu et au dispositif selon la présente invention, et que l'on va exposer tout d'abord. Ces dispositions communes sont les suivantes :
[0007] Le dispositif comporte :
- une entrée ayant un axe et un diamètre pour recevoir un flux d'entrée dudit fluide selon ledit axe d'un côté amont de ce dispositif;
- une sortie ayant le même axe et le même diamètre pour restituer un flux de sortie dudit fluide selon ledit axe d'un côté aval de ce dispositif, cet axe étant un axe de dispositif et ayant une direction longitudinale perpendiculaire à des directions transversales qui sont notamment des directions radiales et circonférentielles, ce diamètre étant celui d'une surface de référence qui est cylindrique et coaxiale à ce dispositif,
- et des chambres de mélange connectées entre cette entrée et cette sortie et comportant chacune un compartiment d'alimentation, et un compartiment de brassage séparés par une paroi perforée pour recevoir des filets dudit flux dans ce compartiment d'alimentation et pour en former une pluralité de jets qui sont perpendiculaires à cette paroi et qui pénétrent dans ce compartiment de brassage pour y brasser ledit fluide, cette paroi ayant une étendue longitudinale et une étendue selon une première dite direction transversale afin de présenter une aire importante dans un espace radialement limité, de sorte que ces jets présentent des composantes de vitesse selon une deuxième dite direction transversale perpendiculaire à la première, ces compartiments d'alimentation et de brassage étant par ailleurs délimités par des parois de guidage d'entrée et de sortie qui laissent ouvertes une entrée de cette chambre dans ce compartiment d'alimentation et une sortie de cette chambre dans ce compartiment de brassage, ces parois de guidage ayant une étendue en regard de ladite paroi perforée de manière à conférer audit flux une direction sensiblement parallèle à cette paroi perforée dans chacun de ces compartiments avec courbure desdits filets de part et d'autre de cette paroi perforée,
- lesdites parois perforées étant au moins partiellement contenues dans ladite surface de référence et longitudinalement coextensives de manière à limiter l'encombrement longitudinal et radial du dispositif,
- lesdites chambres de mélange étant décalées transversalement l'une par rapport à l'autre selon une direction transversale de décalage.
[0008] Dans ce dispositif connu, l'axe étant supposé horizontal, deux compartiments d'alimentation et deux parois perforées planes quasi horizontales (voir fig.2 et 6) alimentent un compartiment de brassage interposé et cloisonné par des cloisons internes transversales. Au sein de ce compartiment lesdits jets pénétrent quasi verticalement, et s'incurvent latéralement à angle droit. Les filets liquides reprennent la direction longitudinale directe par une deuxième incurvation à angle droit au voisinage de l'enveloppe extérieure cylindrique.
[0009] Les deux plaques perforées sont disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan axial horizontal et sont donc longitudinalement coextensives. Elles emprisonnent entre elle ledit compartiment de brassage cloisonné. On peut considérer qu'elles forment avec l'enveloppe externe deux chambres de mélange qui sont symétriques par rapport au plan axial horizontal et dont les compartiments de brassage sont situés de part et d'autre de ce plan sans paroi de séparation. Il apparaît alors que ces deux chambres symétriques sont parcourues en parallèle par deux moitiés du flux liquide.
[0010] Ce dispositif connu a principalement pour but d'obtenir une émulsification, c'est-à-dire une diminution du diamètre des gouttes de la phase dispersée, leur diamètre final étant fonction de la perte de charge dans l'appareil. La fonction d'homogénéisation est également présente, à la fois à l'intérieur et à l'aval immédiat du dispositif. Mais elle n'est pas toujours remplie avec une efficacité aussi grande et/ou une perte de charge aussi petite qu'on le souhaiterait.
[0011] La présente invention a notamment pour buts d'obtenir une bonne homogénéisation, ceci au sein d'un dispositif simple et peu encombrant, et en n'imposant qu'une perte de charge très modérée au flux du fluide à homogénéiser.
[0012] Elle a pour objet un dispositif présentant les dispositions communes précédemment énoncées. Par rapport au dispositif connu précédemment décrit le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de transfert pour raccorder la sortie d'une première dite chambre de mélange à l'entrée d'une seconde dite chambre de mélange de manière à connecter ces deux chambres en série en les faisant parcourir successivement par un même filet dudit flux.
[0013] Selon la présente invention, on peut adopter en outre les dipositions parfois préférées suivantes :
- Lesdites parois de guidage d'entrée et de sortie confèrent audit flux une direction sensiblement longitudinale dans chacun desdits compartiments d'alimentation et de brassage de chaque dite chambre de mélange, ces parois comportant une paroi de guidage principale faisant face à ladite paroi perforée et inclinée par rapport à cette paroi perforée de manière à s'en écarter vers ladite entrée et ladite sortie de ladite chambre de mélange, respectivement,
- lesdits moyens de transfert comportant au moins une chambre de transfert qui a une étendue selon ladite direction de décalage (DC),
- ledit dispositif comportant une succession de chambres d'inversion en nombre pair sur le trajet de chaque filet dudit flux, chacune de ces chambres inversant la composante longitudinale de la vitesse moyenne de la fraction dudit flux qui la parcourt, une au moins de ces chambres d'inversion étant constituée par ladite chambre de transfert.
- Chacun desdites chambres de transfert s'étend d'un seul dit côté amont ou aval de l'ensemble desdites chambres de mélange, connecte directement deux de ces chambres et constitue une seule dite chambre d'inversion, de manière à permettre une réalisation simple du dispositif.
[0014] A l'aide des figures schématiques, ci-jointes, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre dans le cadre de l'exposé qui en a été donné ci-dessus. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Trois dispositifs selon trois modes de mise en oeuvre sont donnés en exemple. Ils comportant les dispositions parfois préférés mentionnées ci-dessus. Il doit être compris que les éléments mentionnés peuvent être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques.
La figure 1 représente une vue en coupe axiale du premier dispositif selon l'invention.
La figure 2 représente une vue partielle en perspective du dispositif de la figure 1.
La figure 3 représente une vue d'un deuxième dispositif selon l'invention, en coupe transversale selon une ligne III-III de la figure 4.
La figure 4 représente une vue de même dispositif en coupe par une surface cylindrique de révolution autour l'axe A de ce dispositif, cette surface étant représentée par une ligne IV de la figure 3, cette surface de coupe étant supposée avoir été fendue selon une génératrice B représentée par un point sur la figure 3 et par deux droites sur la figure 4, cette surface de coupe étant supposée avoir été ensuite développée à plat pour constituer la figure 4.
La figure 5 représente une vue d'un troisième dispositif selon l'invention en perspective avec arrachement partiel.
La figure 6 représente une vue du même dispositif en coupe transversale selon une ligne VI-VI de la figure 5.
[0015] Pour simplifier l'exposé les trois dispositifs selon l'invention sont supposés présenter un même axe A qui définit des directions longitudinales directe LD et inverse LI et des directions transversales telles que les directions circonférentielle DC et radiale DR.
[0016] Une chambre sera généralement désignée ci-après par les références des parois qui délimitent cette chambre. Une pièce comportant plusieurs parties sera désignée par les références de ces parties.
[0017] Les premier et deuxième dispositifs selon l'invention présentent tous deux la disposition suivante :
Le nombre desdites chambres de mélange est deux, ces chambres étant une première et une deuxième chambres comportant une première et une deuxième dite parois perforées séparant un premier et un deuxième dit compartiments d'alimentation d'un premier et d'un deuxième dits compartiments de brassage, l'entrée de cette première chambre et la sortie de cette deuxième chambre constituant l'entrée et la sortie dudit dispositif, respectivement, l'une de ces deux chambres étant une dite chambre d'inversion, le nombre desdites chambres de transfert étant un sur le trajet de chaque filet dudit flux.
[0018] De manière d'abord générale, dans le premier dispositif selon l'invention, les deux dites parois perforées sont formées dans deux secteurs angulaires TA, TB d'un tube TA, TB, TC, TD, TE coaxial audit dispositif de sorte que lesdites première et deuxième directions transversales sont circonférentielle et radiale, respectivement. Ce tube présente à ses deux extrémités deux ouvertures qui constituent l'entrée 2 et la sortie 4 de ce dispositif. Une paroi séparatrice oblique 6 obture l'espace intérieur à ce tube de manière que ces deux parois perforées soient en regard des deux faces de cette plaque séparatrice, respectivement. Ladite première plaque perforée TA et cette plaque séparatrice 6 délimitent ledit compartiment d'alimentation TC, TA, TD, 6 de ladite première chambre de mélange. Ladite deuxième plaque perforée TB et cette même plaque séparatrice délimitent ledit compartiment de brassage TC, TB, TD, 6 de ladite deuxième chambre de mélange. Les perforations des parois TA et TB sont représentées en 20.
Le dispositif comporte en outre une enveloppe 8 ayant une étendue longitudinale et circonférentielle et située radialement au delà de ce tube, au moins en regard des deux dites plaques perforées, et deux parois latérales de guidage PAC, PAD et PBC, PBD ayant des étendues longitudinale et radiale et situées angulairement de part et d'autre de chacune des deux dites plaques perforées, pour constituer avec ladite enveloppe 8 ledit compartiment de brassage TA, PAC, PAD, 8 de ladite première chambre de mélange et ledit compartiment d'alimentation TB, PBC, PBD, 8 de ladite deuxième chambre de mélange.
- Ledit tube se prolonge en un tronçon supplémentaire non perforé TE du côté par exemple de l'ensemble des deux dites chambres de mélange. Ce tronçon s'étend angulairement dans les deux secteurs angulaires des deux dites parois perforées TA, TB et dans au moins un secteur angulaire de transfert TC, TD joignant les deux précédents. Il s'étend longitudinalement d'un bord interne 10 du côté desdites parois perforées jusqu'à un bord externe 12. Ladite enveloppe 8 se prolonge en regard de ce tronçon non perforé TE. Le dispositif comporte encore une paroi transversale de transfert externe 14 ayant une étendue radiale et circonférentielle et joignant ledit bord externe 12 dudit tronçon non perforé à ladite enveloppe 8 et au moins une paroi transversale de transfert interne 16 ayant une étendue radiale et circonférentielle et joignant ledit bord interne 10 dudit tronçon non perforé TE à ladite enveloppe 8 dans ledit secteur angulaire de transfert, de manière que ledit tronçon non perforé, ladite enveloppe en regard de ce tronçon et les deux dites parois transversales de transfert constituent ladite chambre de transfert TE, 8, 14, 16, ladite direction de décalage DC étant circonférentielle.
[0019] De manière plus particulière, ce premier dispositif comporte deux dits secteurs angulaires de transfert TC, TD opposés formant un tube complet avec les deux secteurs angulaires des deux dites parois perforées TA, TB. Ladite enveloppe 8 est une paroi conique coaxiale s'élargissant du côté dudit tronçon non perforé TE en constituant deux dites chambres de transfert TE, 14, 8, 16 et TE, 14, 8, 18 connectées en parallèle et comportant deux dites parois internes de transfert 16, 18, respectivement, de manière à réaliser une structure simple et symétrique par rapport à deux plans diamétraux perpendiculaires.
[0020] Les deux dites chambres de transfert sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan axial vertical et les deux dites chambres de mélange sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan axial horizontal.
[0021] Des filets liquides successifs, c'est-à-dire des tronçons successifs du parcours d'une molécule de liquide sont désignés par les références
- F1, F2 et F3 avec deux coudes à angle droit dans une première chambre de mélange,
- F4 en arc de cercle dans une chambre de transfert avec deux coudes à angle droit aux deux extrémités pour passer de la direction longitudinale directe LD dans les deux compartiments de la première chambre de mélange à la direction longitudinale inverse LI dans le compartiment d'entrée de la deuxième chambre de mélange,
- F5, F6, F7, dans cette deuxième chambre de mélange avec deux coudes à angles droits et avec retour à la direction longitudinale directe dans le compartiment de brassage.
[0022] Un tronçon de filet symétrique du filet F4 est représenté en F8 dans l'autre chambre de transfert. Ces deux filets se rejoignent à leurs deux extrémités.
[0023] Le tube TA, TB, TV, TF, TE est en alignement entre deux tronçons 22 et 24 d'une canalisation extérieure de même diamètre.
[0024] L'enveloppe 8 forme saillie sur cette canalisation. Le raccordement de ce tube entre deux tronçons de cette canalisation se fait aisément et ne créé aucune perte de charge de raccordement, c'est-à-dire autre que celles qui se produisent à l'intérieur du dispositif pour effectuer l'homogénéisation souhaitée.
[0025] Le deuxième dispositif selon l'invention comporte un noyau axial 100 et une enveloppe cylindrique 102 selon ledit axe A. Lesdites chambres de mélange et de transfert se succèdent circonférentiellement et longitudinalement dans l'intervalle annulaire entre ce noyau et cette enveloppe. Chacune desdites chambres de mélange comporte une dite paroi perforée plane 104, 110 ayant une étendue radiale et longitudinale, lesdites première et seconde directions transversales étant les directions radiale DR et circonférentielle DC, respectivement.
[0026] Sur la figure 4 la direction radiale DR est en tous points perpendiculaire à la feuille.
Deux dits compartiments d'alimentation et de brassage de cette chambre sont formés par cette paroi perforée et par deux parois de guidage hélicoïdales 106, 108, pour une chambre et 108, 112 pour l'autre chambre. L'une de ces deux parois est une paroi séparatrice 108 commune aux deux chambres. La chambre de mélange 106, 108 constitue une dite chambre d'inversion, les deux dites parois de guidage hélicoïdales 106, 108 de cette chambre ayant des inclinaisons opposées. Les deux dites parois de guidage hélicoïdales 108, 112 de l'autre dite chambre de mélange ont des inclinaisons de même sens.
Chacun desdits compartiments d'alimentation et de brassage s'étend, de même que ladite paroi de guidage 106, 108, 112 formant ce compartiment, sur un secteur angulaire de 120 degrés S1, S2, ou S3. Deux compartiments appartenant l'un 104, 108 à l'une desdites chambres de mélange, l'autre 110, 108 à l'autre de ces chambres sont formés dans un même secteur angulaire S2 et sont situés longitudinalement de part et d'autre de la paroi séparatrice 108.
[0027] Ladite chambre de transfert comporte une paroi de transfert 114 qui s'étend radialement et circonférentiellement en occupant deux S2, S3 desdits secteurs angulaires de 120 degrés. Elle comporte aussi deux parois de liaison 116 et 118 qui s'étendent radialement et longitudinalement.
[0029] L'enveloppe 102 se raccorde coaxialement à une canalisation de même diamètre non représentée. A l'amont de la paroi 114 et à l'aval des parois 106 et 112 des parois de raccordement d'entrée 120 et de sortie 122 font varier progressivement la section de passage du fluide dans la canalisation pour limiter la perte de charge.
[0030] Le troisième dispositif selon l'invention comporte :
- Une enveloppe cylindrique 200 autour dudit axe A.
- Trois parois séparatrices PPQ, PQR, PRP longitudinalement coextensives et s'étendant chacune radialement dudit axe à ladite enveloppe en formant trois dites chambres de mélange. Chacune de ces chambres occupe un secteur angulaire SP, SQ, SR s'étendant sur 120 degrés autour dudit axe, et a longitudinalement deux extrémités qui constituent ses dites entrée PE et sortie PS.
- Trois dites parois perforées PP, PQ, PR dans ces trois chambres, respectivement. Chacune de ces parois s'étend selon une direction oblique par rapport aux dites directions longitudinale LD et radiale DR, et s'étend aussi selon ladite direction circonférentielle DC de manière à séparer lesdits compartiments d'alimentation PPQ, PRF, PP, PE et de brassage PPQ, PEP, PP, PS. Il en résulte que lesdites première et deuxième directions transversales sont lesdites directions circonférentielle et radiale, respectivement, que la vitesse desdits jets a non seulement ladite composante selon cette deuxième direction transversale, mais aussi une composante longitudinale, qu'aucune de ces chambres de mélange ne constitue une dite chambre d'inversion, et que ladite direction de décalage est circonférentielle.
- Et deux dites chambres de transfert aux deux extrémités, respectivement, de l'ensemble de ces trois chambres de mélange, dans ladite enveloppe 200. Ces deux chambres de transfert sont décalées angulairement de 120 degrés. Chacune d'elles comporte
- une paroi de transfert TPQ occupant deux dits secteurs angulaires SP, SQ, à distance au delà du bord extrême de ladite paroi séparatrice PPQ qui sépare ces deux secteurs,
- et deux parois de liaison MRP, MQR prolongeant les deux autres dites parois séparatrices PQR, PRP jusqu'à cette paroi de transfert, de manière à connecter en série les trois dites chambres de mélange.
[0031] Plus particulièrement lesdites parois perforées sont des fractions de cônes de révolution autour dudit axe A. Les demi-angles au sommet de ces cônes sont appelés ici angles d'obliquité de ces parois. L'angle d'obliquité de celle PQ de ces parois qui est dans ledit secteur angulaire SQ commun aux deux dites parois de transfert TPQ, TQR est opposé à celui des deux autres dites parois perforées PP, PR, de manière que la composante radiale de la vitesse desdits jets soit d'un même sens à travers les trois dites parois perforées.
[0032] Dans l'exemple donné, cette composante radiale est dirigée vers l'axe et ledit angle d'obliquité vaut trente degrés.
[0033] Les tronçons successifs du trajet d'une molécule de fluide sont représentés
- en F21, F22, F23 dans une première chambre de mélange de part et d'autre de la plaque perforée PP,
- en F24 avec deux coudes à angle droit dans une chambre de transfert aval limitée par la paroi TPP,
- en F25, F26 et F27 dans une deuxième chambre de mélange de part et d'autre de la paroi perforée PQ, en F28 avec deux coudes à angle droit dans une chambre de transfert amont limitée par la paroi TPQ,
- et en F29, F30 et F31 dans une troisième chambre de mélange comportant la paroi perforée PR.
[0034] Les tronçons d'entrée et de sortie sont les tronçons F21 et F31, respectivement. Lesdits jets à travers les plaques perforées sont les tronçons F22, F26 et F30.
[0035] Le dispositif se raccorde coaxialement à une canalisation 202 non représentée de même diamètre que l'enveloppe 200.
[0036] A l'amont de la paroi TQR et à l'aval de la paroi TPQ des parois de raccordement d'entrée et de sortie non représentés font varier progressivement la section de passage du fluide pour minimiser la perte de charge de raccordement.
[0037] Pour des cas où la concentration du fluide minoritaire à mélanger va de 1 % (avec apport de ce fluide au centre de la section amont) à 50 %, les différences de masses volumiques des fluides à mélanger étant de
à
en valeurs relative, et pour des valeurs de viscosités cinématiques de ces fluides de l'ordre du centistokes, la qualité de mélange obtenu est remarquable, depuis des vitesses centimétriques jusqu'à des vitesses dépassant le mètre par seconde dans la conduite.
Le tube TA, TB, TC, TD, TE, du premier dispositif peut avoir un diamètre de 100 mm et une longueur de 240 mm. Toujours dans les mêmes cas l'enveloppe 102 du deuxième dispositif et l'enveloppe 200 du troisième peuvent avoir une longueur de 450 mm et un diamètre de 100 mm, incluant les zones de raccordement.
[0038] Les parois perforées TA et TB du premier dispositif peuvent comporter chacune 50 à 60 trous circulaires 20 de diamètre 10 mm.
[0039] Les parois perforées 104 et 110 du deuxième dispositif peuvent comporter chacune 50 à 60 trous de diamètre 10 mm.
1/ Dispositif statique d'homogénéisation d'un fluide en circulation, comportant :
- une entrée (2) ayant un axe et un diamètre pour recevoir un flux d'entrée dudit fluide selon ledit axe d'un côté amont de ce dispositif;
- une sortie ayant le même axe et le même diamètre pour restituer un flux de sortie dudit fluide selon ledit axe d'un côté aval de ce dispositif, cet axe étant un axe de dispositif et ayant un direction longitudinale perpendiculaire à des directions transversales qui sont notamment des directions radiales et circonférentielles, ce diamètre étant celui d'une surface de référence qui est cylindrique et coaxiale à ce dispositif,
- et des chambres de mélange connectées entre cette entrée et cette sortie et comportant chacune un compartiment d'alimentation (TC, TA, TD, 6), et un compartiment de brassage séparés par une paroi perforée (TA, PAC, 8, PAD) pour recevoir des filets (F1) dudit flux dans ce compartiment d'alimentation et pour en former une pluralité de jets (F2) qui sont perpendiculaires à cette paroi et qui pénétrent dans ce compartiment de brassage pour y brasser ledit fluide, cette paroi ayant une étendue longitudinale et une étendue selon une première dite direction transversale (DC) afin de présenter une aire importante dans un espace radialement limité, de sorte que ces jets présentent des composantes de vitesse selon une deuxième dite direction transversale (DR) perpendiculaire à la première, ces compartiments d'alimentation et de brassage étant par ailleurs délimités par des parois de guidage d'entrée (TC, 6, TD) et de sortie (PAC, 8, PAD) qui laissent ouvertes une entrée (2) de cette chambre dans ce compartiment d'alimentation et une sortie de cette chambre dans ce compartiment de brassage, ces parois de guidage ayant une étendue en regard de ladite paroi perforée de manière à conférer audit flux une direction (LD) sensiblement parallèle à cette paroi perforée dans chacun de ces compartiments avec courbure desdits filets de part et d'autre de cette paroi perforée,
- lesdites parois perforées (TA, TB) étant au moins partiellement contenues dans ladite surface de référence et longitudinalement coextensives de manière à limiter l'encombrement longitudinal et radial du dispositif,
- lesdites chambres de mélange étant décalées transversalement l'une par rapport à l'autre selon une direction transversale de décalage (DC),
- ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de transfert (TE, 14, 8, 16) pour raccorder la sortie d'une première dite chambre de mélange (6, TC, PA6, 8, PAD, TD) à l'entrée d'une seconde dite chambre de mélange (6, TD, PBD, 8, PBC, TC) de manière à connecter ces deux chambres en série en les faisant parcourir successivement par un même filet dudit flux (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7).
- une entrée (2) ayant un axe et un diamètre pour recevoir un flux d'entrée dudit fluide selon ledit axe d'un côté amont de ce dispositif;
- une sortie ayant le même axe et le même diamètre pour restituer un flux de sortie dudit fluide selon ledit axe d'un côté aval de ce dispositif, cet axe étant un axe de dispositif et ayant un direction longitudinale perpendiculaire à des directions transversales qui sont notamment des directions radiales et circonférentielles, ce diamètre étant celui d'une surface de référence qui est cylindrique et coaxiale à ce dispositif,
- et des chambres de mélange connectées entre cette entrée et cette sortie et comportant chacune un compartiment d'alimentation (TC, TA, TD, 6), et un compartiment de brassage séparés par une paroi perforée (TA, PAC, 8, PAD) pour recevoir des filets (F1) dudit flux dans ce compartiment d'alimentation et pour en former une pluralité de jets (F2) qui sont perpendiculaires à cette paroi et qui pénétrent dans ce compartiment de brassage pour y brasser ledit fluide, cette paroi ayant une étendue longitudinale et une étendue selon une première dite direction transversale (DC) afin de présenter une aire importante dans un espace radialement limité, de sorte que ces jets présentent des composantes de vitesse selon une deuxième dite direction transversale (DR) perpendiculaire à la première, ces compartiments d'alimentation et de brassage étant par ailleurs délimités par des parois de guidage d'entrée (TC, 6, TD) et de sortie (PAC, 8, PAD) qui laissent ouvertes une entrée (2) de cette chambre dans ce compartiment d'alimentation et une sortie de cette chambre dans ce compartiment de brassage, ces parois de guidage ayant une étendue en regard de ladite paroi perforée de manière à conférer audit flux une direction (LD) sensiblement parallèle à cette paroi perforée dans chacun de ces compartiments avec courbure desdits filets de part et d'autre de cette paroi perforée,
- lesdites parois perforées (TA, TB) étant au moins partiellement contenues dans ladite surface de référence et longitudinalement coextensives de manière à limiter l'encombrement longitudinal et radial du dispositif,
- lesdites chambres de mélange étant décalées transversalement l'une par rapport à l'autre selon une direction transversale de décalage (DC),
- ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de transfert (TE, 14, 8, 16) pour raccorder la sortie d'une première dite chambre de mélange (6, TC, PA6, 8, PAD, TD) à l'entrée d'une seconde dite chambre de mélange (6, TD, PBD, 8, PBC, TC) de manière à connecter ces deux chambres en série en les faisant parcourir successivement par un même filet dudit flux (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7).
2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites parois
de guidage d'entrée (TC, 6, TD) et de sortie (PAC, 8, PAD) confèrent audit flux une
direction sensiblement longitudinale dans chacun desdits compartiments d'alimentation
(TC, TA, TD, 6) et de brassage (TA, PAC, 8, PAD) de chaque dite chambre de mélange,
ces parois comportant une paroi de guidage principale (6, 8) faisant face à ladite
paroi perforée (TA, TB) et inclinée par rapport à cette paroi perforée de manière
à s'en écarter vers ladite entrée et ladite sortie de ladite chambre de mélange, respectivement,
- lesdits moyens de transfert comportant au moins une chambre de transfert (TE, 14, 8, 16) qui a une étendue selon ladite direction de décalage (DC),
- ledit dispositif comportant une succession de chambres d'inversion en nombre pair sur le trajet de chaque filet dudit flux, chacune de ces chambres inversant la composante longitudinale de la vitesse moyenne de la fraction dudit flux qui la parcourt, une au moins de ces chambres d'inversion étant constituée par ladite chambre de transfert.
- lesdits moyens de transfert comportant au moins une chambre de transfert (TE, 14, 8, 16) qui a une étendue selon ladite direction de décalage (DC),
- ledit dispositif comportant une succession de chambres d'inversion en nombre pair sur le trajet de chaque filet dudit flux, chacune de ces chambres inversant la composante longitudinale de la vitesse moyenne de la fraction dudit flux qui la parcourt, une au moins de ces chambres d'inversion étant constituée par ladite chambre de transfert.
3/ Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chacune desdites chambres de transfert
(TE, 14, 8, 16) s'étend d'un seul dit côté amont ou aval de l'ensemble desdites chambres
de mélange, connecte directement deux de ces chambres et constitue une seule dite
chambre d'inversion, de manière à permettre une réalisation simple du dispositif.
4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le nombre desdites
chambres de mélange est deux, ces chambres étant une première (6, TC, PAC, 8 PAD,
TD) et une deuxième (6, TD, PBD, 8, PBC, TC) chambres comportant une première (TA)
et une deuxième (TB) dite parois perforées séparant un premier et un deuxième dits
compartiments d'alimentation d'un premier et d'un deuxième dits compartiments de brassage,
l'entrée (2) de cette première chambre et la sortie (4) de cette deuxième chambre
constituant l'entrée et la sortie dudit dispositif, respectivement, l'une de ces deux
chambres étant une chambre d'inversion, le nombre desdites chambres de transfert (TE,
14, 8, 16) étant un sur le trajet de chaque filet (F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7) dudit
flux.
5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les deux dites
parois perforées (TA, TB) sont formées dans deux secteurs angulaires d'un tube (TA,
TB, TC, TD, TE) qui matérialise ladite surface de référence,
- une paroi séparatrice (6) généralement oblique obturant ce tube tout en séparant ces deux parois perforées pour former dans ce tube ledit compartiment d'alimentation (2, TC, TA, TD, 6) d'une première dite chambre de mélange, et ledit compartiment de brassage (4, TC, TB, TD, 6) d'une seconde dite chambre de mélange,
- ledit compartiment de brassage (TA, PAC, PAD, 8) de cette première chambre de mélange, ledit compartiment d'alimentation (TD, PBC, PBD, 8) de cette deuxième chambre de mélange, et lesdits moyens de transfert (TE, 8, 14, 16) étant formés radialement à l'extérieur de ce tube dans une enveloppe (8),
- deux parois latérales de guidage (PAC, PAD et PBC, PBD) ayant des étendues longitudinale et radiale etant situées angulairement de part et d'autre de chacune des deux dites plaques perforées, pour constituer avec ladite enveloppe (8) ledit compartiment de brassage (TA, PAC, PAD, 8) de ladite première chambre de mélange et ledit compartiment d'alimentation (TB, PBC, PBD, 8) de ladite deuxième chambre de mélange,
- ledit tube se prolongeant en un tronçon supplémentaire (TE) qui est situé d'un dit côté amont ou aval de l'ensemble des deux dites chambres de mélange, à l'intérieur de ladite enveloppe, et qui s'étend angulairement dans les deux secteurs angulaires des deux dites parois perforées (TA, TB) et dans au moins un secteur angulaire de transfert (TC, TD) joignant les deux précédents,
- une paroi transversale de transfert externe (14) joignant ledit tronçon supplémentaire à ladite enveloppe (8) et au moins une paroi transversale de transfert interne (16) joignant ledit tronçon (TE) à ladite enveloppe (8) dans ledit secteur angulaire de transfert, de manière que ledit tronçon supplémentaire, ladite enveloppe en regard de ce tronçon et les deux dites parois transversales de transfert constituent ladite chambre de transfert (TE, 8, 14, 16).
- une paroi séparatrice (6) généralement oblique obturant ce tube tout en séparant ces deux parois perforées pour former dans ce tube ledit compartiment d'alimentation (2, TC, TA, TD, 6) d'une première dite chambre de mélange, et ledit compartiment de brassage (4, TC, TB, TD, 6) d'une seconde dite chambre de mélange,
- ledit compartiment de brassage (TA, PAC, PAD, 8) de cette première chambre de mélange, ledit compartiment d'alimentation (TD, PBC, PBD, 8) de cette deuxième chambre de mélange, et lesdits moyens de transfert (TE, 8, 14, 16) étant formés radialement à l'extérieur de ce tube dans une enveloppe (8),
- deux parois latérales de guidage (PAC, PAD et PBC, PBD) ayant des étendues longitudinale et radiale etant situées angulairement de part et d'autre de chacune des deux dites plaques perforées, pour constituer avec ladite enveloppe (8) ledit compartiment de brassage (TA, PAC, PAD, 8) de ladite première chambre de mélange et ledit compartiment d'alimentation (TB, PBC, PBD, 8) de ladite deuxième chambre de mélange,
- ledit tube se prolongeant en un tronçon supplémentaire (TE) qui est situé d'un dit côté amont ou aval de l'ensemble des deux dites chambres de mélange, à l'intérieur de ladite enveloppe, et qui s'étend angulairement dans les deux secteurs angulaires des deux dites parois perforées (TA, TB) et dans au moins un secteur angulaire de transfert (TC, TD) joignant les deux précédents,
- une paroi transversale de transfert externe (14) joignant ledit tronçon supplémentaire à ladite enveloppe (8) et au moins une paroi transversale de transfert interne (16) joignant ledit tronçon (TE) à ladite enveloppe (8) dans ledit secteur angulaire de transfert, de manière que ledit tronçon supplémentaire, ladite enveloppe en regard de ce tronçon et les deux dites parois transversales de transfert constituent ladite chambre de transfert (TE, 8, 14, 16).
6/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un
noyau axial (100) et une enveloppe cylindrique (102) matérialisant sensiblement ladite
surface de référence, lesdites chambres de mélange et de transfert se succèdant circonférentiellement
et longitudinalement dans l'intervalle annulaire entre ce noyau et cette enveloppe,
- chacune desdites chambres de mélange comportant une dite paroi perforée plane (104, 110) ayant une étendue radiale et longitudinale et séparant deux dits compartiments d'alimentation et de brassage délimités par ailleurs par deux parois de guidage hélicoïdales (106, 108), (108, 112), respectivement, dont l'une (108) est commune à l'autre dite chambre de mélange,
- l'une de ces chambres de mélange étant une dite chambre d'inversion, les deux dites parois de guidage hélicoïdales (106, 108) de cette chambre ayant des inclinaisons opposées, les deux dites parois de guidage hélicoïdales (108, 112) de l'autre dite chambre de mélange ayant des inclinaisons de même sens,
- une dite chambre de transfert comportant une paroi de transfert (114) qui s'étend radialement et circonférentiellement pour raccorder ces deux chambres de mélange.
- chacune desdites chambres de mélange comportant une dite paroi perforée plane (104, 110) ayant une étendue radiale et longitudinale et séparant deux dits compartiments d'alimentation et de brassage délimités par ailleurs par deux parois de guidage hélicoïdales (106, 108), (108, 112), respectivement, dont l'une (108) est commune à l'autre dite chambre de mélange,
- l'une de ces chambres de mélange étant une dite chambre d'inversion, les deux dites parois de guidage hélicoïdales (106, 108) de cette chambre ayant des inclinaisons opposées, les deux dites parois de guidage hélicoïdales (108, 112) de l'autre dite chambre de mélange ayant des inclinaisons de même sens,
- une dite chambre de transfert comportant une paroi de transfert (114) qui s'étend radialement et circonférentiellement pour raccorder ces deux chambres de mélange.
7/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte
- une enveloppe cylindrique (200) matérialisant sensiblement ladite surface de référence,
- trois parois séparatrices (PPQ, PQR, PRP) longitudinalement coextensives et s'étendant chacune radialement dudit axe à ladite enveloppe en formant trois dites chambres de mélange qui occupent chacune un secteur angulaire (SP, SQ, SR) autour dudit axe, chacune de ces chambres ayant longitudinalement deux extrémités qui constituent ses dites entrée (PE) et sortie (PS),
- trois dites parois perforées (PP, PQ, PR) dans ces trois chambres, respectivement, chacune de ces parois s'étendant selon une direction oblique par rapport aux dites directions longitudinale (LD) et radiale (DR), et s'étendant selon ladite direction circonférentielle (DC) de manière à séparer lesdits compartiments d'alimentation (PPQ, PRP, PP, PE) et de brassage (PPQ, PEP, PP, PS), de sorte que lesdites première et deuxième directions transversales sont lesdites directions circonférentielle (DC) et radiale (DR), respectivement, que la vitesse desdits jets a non seulement ladite composante selon cette deuxième direction transversale, mais aussi une composante longitudinale, qu'aucune de ces chambres de mélange ne constitue une dite chambre d'inversion, et que ladite direction de décalage est circonférentielle,
- et deux dites chambres de transfert aux deux extrémités, respectivement, de l'ensemble de ces trois chambres de mélange, dans ladite enveloppe (200), chacune de ces deux chambres comportant
- une paroi de transfert (TPQ) occupant deux dits secteurs angulaires (SP, SQ), à distance au delà du bord extrême de ladite paroi séparatrice (PPQ) qui sépare ces deux secteurs,
- et deux parois de liaison (MRP, MQR) prolongeant les deux autres dites parois séparatrices (PQR, PRP) jusqu'à cette paroi de transfert, de manière à connecter en série les trois dites chambres de mélange.
- une enveloppe cylindrique (200) matérialisant sensiblement ladite surface de référence,
- trois parois séparatrices (PPQ, PQR, PRP) longitudinalement coextensives et s'étendant chacune radialement dudit axe à ladite enveloppe en formant trois dites chambres de mélange qui occupent chacune un secteur angulaire (SP, SQ, SR) autour dudit axe, chacune de ces chambres ayant longitudinalement deux extrémités qui constituent ses dites entrée (PE) et sortie (PS),
- trois dites parois perforées (PP, PQ, PR) dans ces trois chambres, respectivement, chacune de ces parois s'étendant selon une direction oblique par rapport aux dites directions longitudinale (LD) et radiale (DR), et s'étendant selon ladite direction circonférentielle (DC) de manière à séparer lesdits compartiments d'alimentation (PPQ, PRP, PP, PE) et de brassage (PPQ, PEP, PP, PS), de sorte que lesdites première et deuxième directions transversales sont lesdites directions circonférentielle (DC) et radiale (DR), respectivement, que la vitesse desdits jets a non seulement ladite composante selon cette deuxième direction transversale, mais aussi une composante longitudinale, qu'aucune de ces chambres de mélange ne constitue une dite chambre d'inversion, et que ladite direction de décalage est circonférentielle,
- et deux dites chambres de transfert aux deux extrémités, respectivement, de l'ensemble de ces trois chambres de mélange, dans ladite enveloppe (200), chacune de ces deux chambres comportant
- une paroi de transfert (TPQ) occupant deux dits secteurs angulaires (SP, SQ), à distance au delà du bord extrême de ladite paroi séparatrice (PPQ) qui sépare ces deux secteurs,
- et deux parois de liaison (MRP, MQR) prolongeant les deux autres dites parois séparatrices (PQR, PRP) jusqu'à cette paroi de transfert, de manière à connecter en série les trois dites chambres de mélange.
8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdites parois
perforées sont des fractions de cônes de révolution autour dudit axe (A), les demi-angles
au sommet de ces cônes étant des angles d'obliquité de ces parois, l'angle d'obliquité
de celle (PQ) de ces parois qui est dans ledit secteur angulaire (SQ) commun aux deux
dites parois de transfert (TPQ, TQR) étant opposé à celui des deux autres dites parois
perforées (PP, PR), de manière que la composante radiale de la vitesse desdits jets
soit d'un même sens à travers les trois dites parois perforées.